金属颗粒表面等离激元（SPPs）作为一种新颖的陷光技术成为近几年光伏领域的研究热点^[1]。目前人们主要利用昂贵的Au,Ag颗粒激发SPPs,所以应用价值受到限制。针对这个问题,本论文采用时域有限差分法对Au、Ag、Al、Cu几种金属颗粒阵列的SPPs及其对硅材料的减反射效果进行数值模拟。探索用Al或Cu等廉价金属取代Au和Ag的可能性。利用lumerical公司的FDTD Solutions 8.0软件进行理论模拟。金属颗粒阵列模型如图1所示。这里光源采用TFSF光源,Z方向上采用完全匹配（PML）边界条件,XY方向上采用周期性边界条件。系统模拟了金属颗粒尺寸及覆盖率对金属颗粒阵列SPPs的影响规律。结果表明,随着颗粒尺寸的增大,四种金属颗粒的消光峰位均发生红移。在所讨论的范围内Cu、Ag、Au的消光峰位于可见光区域,而Al的消光峰位于紫外区域,因此可有效的避免由于Fano效应^[2]而引起的太阳电池的吸收损失。此外Al的散射效率远远大于其他三种金属,且散射大于其自身吸收,无疑对电池的陷光是非常有意义的。为考察几种金属颗粒阵列对提高硅材料光吸收的作用,我们建立Metal nanoparticles/AZO/Si减反射模型,进行FDTD模拟,如图2所示。之所以加入一层AZO薄膜,一方面是由于AZO本身就具有减反射作用,另一方面是由于在实际工艺中AZO可以作为阻挡层,防止金属向硅中扩散造成污染。在这里AZO薄膜取20nm,Si取半无限厚,光源采用平面波。图3给出了当颗粒覆盖率为40.1%,半径为40nm时Al、Ag、Au、Cu颗粒SPPs增强硅材料光吸收的效果对比。可以看出,Ag颗粒在大于500nm波长范围内可以使硅的光吸收得到显著的提高,但在500nm以下却使硅的光吸收降低。Cu金属颗粒与Au金属颗粒相似,可以使硅材料在600nm以上的光吸收得到显著增强,而在600nm以下会使光吸收降低。在四种金属中,Al的减反射效果最好,在大于400nm波长范围内均可以使硅的光吸收得到显著的提高。一方面是由于其共振波长处于紫外区域,避免了由于Fano效应引起的光学损失,另一方面是由于其散射效率高,自身吸收低。由此可见,Al颗粒SPPs在太阳电池的陷光技术中展现出巨大的应用潜力,有望取代昂贵的Au或Ag。