太阳能光伏产业的快速发展对太阳能级硅材料的需求与日俱增,因此开发高效、低成本的硅提纯技术是当前的紧迫任务。合金法是近十年来发展起来的硅提纯技术,具有能耗低,除杂效率高的特点,但是存在初生硅分离困难,难以进行工业化生产的问题。针对这一问题,本文首次提出利用区域熔炼工艺从铝硅合金熔体中分离初生硅。研究了区熔功率、区熔速度、区熔次数和合金成分等因素对初生硅分离效果的影响,并对杂质去除效果进行了分析,为区域熔炼在合金法提纯硅中的应用奠定了技术基础。本论文的主要结论如下:(1)采用区域熔炼工艺从合金熔体中分离初生硅切实可行,区熔速度小于5 mm/min时,初生硅分离效果明显,随着区熔速度提高,分离趋势逐渐减弱,由于初生硅来不及分离而导致试样上部残留更多的初生硅。区熔功率的改变往往会直接影响到Al-Si合金内初生硅的分布状态,随着区熔功率的提高,初生硅在试样底部的富集程度降低。增加区熔次数能持续使初生硅在试样底部富集,使得底部富集区内初生硅致密度提高,而富集层厚度变小,对于试样上部共晶区内的硅含量影响不大。(2)对不同合金成分的Al-Si合金区熔后发现,高硅含量熔体会促进初生硅的富集,熔体中的硅含量越高时,初生硅在试样底部的富集程度越高。区熔工艺同时能降低试样下部初生硅富集区内的铝夹杂,通过区域熔炼,可直接从合金熔体中获得块体硅。(3)区熔过程中,电磁搅拌增强熔体流动性而强化熔体传质过程。熔体流动会将富硅熔体从熔融区带到硅聚集区,从而促进初生硅的连续生长,这导致初生硅分离到样品的下半部分。初生硅富集在试样底部,不断将铝排往熔区中,随着区域熔炼的进行,熔区不断扩大,而剩余熔体中硅含量逐渐降低。不同部位的初生硅生长过程中,硅的供给水平是不同的,导致凝固试样纵截面内初生硅形态产生差异。(4)合金法结合区域熔炼工艺减少了冶金硅中99%的杂质。金属杂质Fe,Ca和Ti的去除率分别为98%,99%和94%,同时能有效降低非金属杂质B和P含量,B和P的去除率分别为46.2%和45.1%。研究发现Fe,Ca等金属杂质会和Al、Si形成化合物,分布在初生硅晶界或铝夹杂内,有利于杂质的去除。并且随区熔次数的增加,初生硅中杂质含量不同程度地降低。