本发明涉及一种在单晶硅衬底上制备金字塔阵列的方法，属于光伏和半导体器件制造技术领域。首先在单晶硅片表面覆盖周期排布的微球，并在微球的玻璃转化温度点附近进行退火；在氧气氛围下，经感应耦合等离子体刻蚀后，得到分离排布的微球阵列；采用物理气相沉积方法在单晶硅片上均匀沉积金属钛薄膜；将带有掩膜的硅片放入含有表面活性剂的碱性溶液中腐蚀，得到有序排布的金字塔阵列。本发明方法流程简单，制备周期短，工艺成熟；通过选取和微调制备模版的方法，可以得到正金字塔阵列、倒金字塔阵列和正倒金字塔组合阵列三种结构。在光伏、磁存储器件、纳米光电器件、纳米传感器、以及表面拉曼增强和表面等离子效应的等领域有着广泛的应用价值。