铸造类单晶硅具有晶界少和成本低的优点,目前已成为光伏用硅铸锭的研究热点。制备类单晶硅铸锭需要采用籽晶辅助生长,然而籽晶拼接的方式对铸锭内部缺陷的产生和分布具有较大影响,研究表明,籽晶拼接处会产生大量的位错,且沿着生长方向增殖扩散,严重降低了铸造类单晶硅的出成率以及电池的光电转换效率。因此本文通过分析不同籽晶拼接方式下铸锭的微观组织,获得了合适的类单晶硅制备工艺,为低缺陷类单晶硅铸锭的大规模制备提供了技术支撑。本论文系统研究了不同籽晶拼接方式下铸锭晶体形貌及缺陷产生和增殖情况,并对其机理进行了揭示,最后提出通过分步诱导凝固的方法来降低类单晶硅中的位错密度。本文主要获得以下结论:（1）采用单籽晶和多籽晶拼接进行外延生长时,光滑的外延生长面均不会成为位错的发源地。但若热场不稳定,半熔生长面的局部位置呈现锯齿形甚至尖角,这些位置容易引起应力集中从而产生大量的位错。因此在制备铸造类单晶硅时,需要尽可能改善炉体环境,保持稳定的热场分布。（2）硅料熔化后会填充籽晶拼接缝,并按照从籽晶与熔体的固液界面处到熔体轴向中心处凝固生长。研究发现拼接缝宽度越大（大于100μm）,拼接缝内熔体温度梯度越大,过冷度越大,此时会在拼接缝内形成大量细晶,充满整个拼接缝区域。在铸锭凝固过程中,拼接缝内的晶粒会持续长大,在外延界面以上形成更多其它取向差的晶粒,这些多晶会侵占外延晶粒生长的区域,大大降低铸造类单晶硅的产率。而在小尺寸拼接缝内（100μm以内）,流入后的熔体其温度梯度相对较小,过冷度也相对较低,因此生成的晶核数量少,最终拼接缝内只保留了一两个尺寸较大的晶粒。因此,相邻籽晶拼接缝宽度应该控制在100μm以内。（3）由于小角度晶界的能量会随着取向差的增加而增加,而晶粒在生长过程中晶界能量具有自发降低的趋势,因此切割籽晶造成的取向偏差会引起晶界能量上的增益,导致籽晶间取向差为0°和5°的铸锭中分布有高密度位错,而以大角度取向差拼接的籽晶所形成的晶界,其能量与取向差无关,只能通过晶界的平直化来降低晶界总能量,因此取向差角度为30°和45°的铸锭其外延晶粒间只有一条晶界,缺陷数目少。工业生产中可以使用大角度晶界取向差来拼接籽晶,生长缺陷数量低的铸造类单晶硅锭。（4）采用“熔炼—凝固—保温—凝固”的工艺实现了铸造类单晶硅锭中位错分布的调控。在保温期间,热量不断向初始硅凝固层进行传递,释放了一部分残余应力,降低了位错数量,而且初始硅凝层作为籽晶不会存在拼接缝,所以在后续的外延生长过程,外延晶粒之间没有其他取向的晶粒。因此,通过分步诱导法制备的铸锭其位错和晶界缺陷数目少。