多晶硅太阳电池是光伏市场的主流,定向凝固技术是生产多晶硅的主要方法,对定向凝固多晶硅铸锭生产过程中的冷却阶段的工艺优化有利于降低能耗,提高多晶硅质量。本文在多晶硅铸锭常规冷却工艺基础上,通过有限元模拟方法首先考察了6条不同Tc2升温幅值的工艺曲线,6条Tc2与Tel不同交点的工艺曲线对多晶硅铸锭中的温度场、应力场和位错密度的影响。位错密度的分析分别采用了CRSS位错模型和HAS位错模型。结果发现：Tc2不经历升温阶段,且Tel与Tc2交点在800K时,多晶硅铸锭中平均von Mises应力、最大应力和位错密度均最小。不同工艺曲线下的硅锭内的最终应力分布和位错密度分布情况基本相同,仅数值上的微小差异。HAS位错模型因引入了蠕变而更符合实际,HAS位错模型中的硬化指数取常数或变量,以及等效应力采用CRSS模型中的表达式对结果影响较小,但硅锭上表面的几何形状对结果影响较大,为水平面时应力和位错密度均最小。然后模拟考察了不同的出炉温度点对硅锭中的应力和位错密度的影响。发现：600K温度出炉为最好,高于它的650K和700K温度出炉均有应力增大,位错密度升高的现象。最后以小尺寸硅块为对象,分别做了2K/min和5K/min冷却速率下硅块位错密度的模拟与实验对比分析。模拟结果表明,5K/min冷却条件下辐射对流状况更加剧烈,温差、平均von Mises应力及位错增殖相对2K/min冷却条件结果也更大。之后通过实验发现5K/min冷却速率下总体位错密度升高15.4%,大于2K/min冷却速率下的位错增殖(11.2%),实验结果与模拟很好的验证。