模拟金纳米粒子与硅基薄膜的结合方式
硅基薄膜太阳电池因超薄的特点，使其在光吸收、表面复合方面存在不足，从而导致其光电转换效率低于晶硅太阳电池。以2微米（um）厚的晶硅薄膜为例，大部分的太阳光，尤其是600-1100纳米（nm）范围内的光，都不能被很好的吸收。为了解决这一问题，增加材料的光吸收成为必然的选择。常规的方法大致分为两类：材料表面减反射和材料内部光散射。但传统的织构方法仅能用于厚度在10um量级的衬底，而等离子体刻蚀技术虽然能用于刻蚀亚微米量级的衬底，但会损伤衬底，导致电池效率降低。其它的直接织构化技术则会使硅片表面积增大，加剧载流子表面复合。这些问题要求研发人员在不引入额外复合损失的条件下，开发新的光俘获技术。而在另一个研究领域，1902年，R. W. Wood观察到金属光栅的反常衍射现象，首次发现了表面等离子共振现象。
基于金属纳米颗粒的表面等离激元增强效应在应用于太阳电池时，涉及到多方面的问题，如金属纳米材料的选择和优化、纳米结构的形貌调控及其对光学性质的影响、与电池的结合方式优劣等一系列的问题。完全通过实验来探求这些问题的答案无疑是低效的，而且要设计出能同时研究几个问题的实验方案也是不太现实的。通过模拟仿真工具来研究这些问题，成为了不错的选择。
金属纳米颗粒和晶硅太阳电池的前位嵌入式结合是通过将纳米颗粒嵌入减反射层中来实现的，这种减反层也被称为杂化等离激元减反层（HPARC）。Fahim,Narges F等人利用FDTD，在700nm波长光照条件下，模拟了金纳米颗粒和SiNx减反层两种结合方式的场强分布。可以看到：当金纳米颗粒位于90nm厚的SiNx减反层表面时（前位结合），SiNx减反层下的场强分布几乎为零；而金纳米颗粒嵌入SiNx减反层时，在邻近金纳米颗粒下表面约20nm范围内，有很强的近场存在。这一结论说明：通过调控金纳米颗粒在SiNx中的位置，可以同时实现散射增强和近场增强。