太阳能作为一种可再生清洁能源，为解决能源危机、环境污染等问题做出了巨大贡献。多晶硅铸锭炉生产的硅锭作为太阳能电池的主要材料，硅锭的质量直接影响太阳能电池的光电转换效率。硅料在铸锭炉内通过加热系统将硅料熔化，硅液在竖直方向的温度梯度下开始结晶生长硅锭。硅锭内碳、氧等非金属杂质和少子寿命都直接或间接受到炉体内温度分布影响。加热系统包括加热体、坩埚、石墨平台、隔热屏等，这部分实体结构称为“热场”结构。国内对多晶硅铸锭炉热场的研究相对比较少，本文以某企业生产的450kg铸锭炉作为研究对象，进行了以下研究：利用有限元ANSYS软件对450kg多晶硅铸锭炉硅料熔化过程进行数值分析与试验研究，通过仿真与试验对比，验证仿真模型及参数的正确性。保持450kg铸锭炉在炉体不变情况下，增大坩埚尺寸，改变加热体等其他热场结构位置，增大有效加热区域，将450kg铸锭炉升级为550kg铸锭炉。文章对550kg铸锭炉硅料加热熔化过程中炉体内温度分布情况进行研究，计算结果表明，550kg铸锭炉中硅料可以完全熔化，进行下一阶段的结晶生长，且单位质量的硅料熔化时间明显缩短，有利于提高硅锭的生产效率，减少能量的消耗。石墨加热体作为铸锭炉的加热部分，为硅锭的生产提供能量。通过公式计算对加热体的加热功率进行计算校核，计算结果表明，加热体的加热功率符合多晶硅铸锭炉的要求。利用ANSYS Workbench软件对石墨加热体进行热-电耦合计算，加热体的最高温度及加热体的温度均匀性都符合设备的使用要求。隔热笼作为多晶硅铸锭炉热场结构的重要组成部分，主要用来支撑、固定隔热屏及控制隔热屏的升降运动。隔热笼受热变形超过一定程度，会引起直线导轨的扭曲变形，对隔热笼提升机构造成损坏。本文对隔热笼结构进行优化设计，并利用ANSYS Workbench软件对隔热笼结构优化前后的三维模型分别进行热-结构耦合计算。隔热笼结构优化前后，温度分布基本相同，但是隔热笼结构优化后，隔热笼所受到的最大热变形明显减小，且变形分布更加均匀，隔热笼结构优化效果明显，有利于提高隔热笼的使用寿命。