در حالی که رایج‌ترین دستگاه برای تبدیل نور به انرژی الکتریسیته پیل‌های خورشیدی فتوولتائیک هستند، ادوات دیگری نیز برای این کار ارائه شده اند که از آن جمله می‌توان به مبدل‌های گرما-نوری اشاره کرد. در تحقیقات اخیر، مهندسان موفق به طراحی یک دستگاه جدید شدند که قادر است نور مادون قرمز و پرتوهای مرئی را به جریان الکتریکی تبدیل کند.
استفاده از ادوات پلاسمونیک برای تبدیل نور به انرژی
در حالی که رایج‌ترین دستگاه برای تبدیل نور به انرژی الکتریسیته پیل‌های
خورشیدی فتوولتائیک هستند، ادوات دیگری نیز برای این کار ارائه شده اند که
از آن جمله می‌توان به مبدل‌های گرما-نوری اشاره کرد. در تحقیقات اخیر،
مهندسان موفق به طراحی یک دستگاه جدید شدند که قادر است نور مادون قرمز و
پرتوهای مرئی را به جریان الکتریکی تبدیل کند. این دستگاه برای این کار از
برانگیختگی پلاسمون در یک سیستم فلز-عایق-فلز استفاده می‌کند.
فومینگ وانگ و نیکولاس ملوش از دانشگاه استنفورد مقاله‌ای را در این باره
در نشریه Nano Letters به چاپ رساندند. نیکولاس ملوش می‌گوید این پروژه
جایگزین مناسبی را برای تبدیل امواج مادون قرمز و پرتوهای مرئی به جریان
الکتریکی معرفی کرده است. البته کارایی این دستگاه به‌خوبی پیل‌های خورشیدی
نیست و نمی‌تواند جای پل‌های را بگیرد. این دستگاه جدید از سیستم
فلز-عایق-فلز بهره‌مند است که مشابه رکتنا ( آنتنی که امواج ماکرویو را
تبدیل به الکتریسیته می‌کند) است. تفاوت این دستگاه با رکتنا در این است که
رکتنا تنها امواجی با طول موج بلند نظیر ماکروویو و امواج رادیویی را تبدیل
می‌کند در حالی که این دستگاه جدید طیف وسیعی از امواج مادون قرمز تا نور
مرئی را تحت پوشش قرار می‌دهد.
زمانی که سیستم فلز-عایق-فلز در حال نورگیری است، فوتون‌های ورودی می‌توانند توسط
لایه فلزی فوقانی و تحتانی جذب شوند. این فوتون‌ها موجب برانگیختگی الکترونی در فلز
شده وآن را تبدیل به الکترون داغ می‌کند. تقریبا نیمی از این الکترون‌ها به‌سوی محل
تماس فلز- عایق حرکت می‌کنند و در آنجا توسط الکترود دیگر جذب می‌شوند. جذب فوتون
در لایه فوقانی و تحتانی موجب تولید جریانی‌هایی با علامت‌های مخالف هم می‌شود.
بنابراین برای تولید جریان DC خالص باید جذب در یک الکترود بسیار بیشتر از الکترود
دیگر باشد.
افرایش جریان در یک الکترود و کاهش در الکترود دیگر چالشی بزرگ محسوب می‌شود. برای
حل این مشکل محققان ضخامت الکترودها را تغییر دادند. لایه ضخیم‌تر قادر است فوتون
بیشتری را جذب کند. محققان از یک منشور برای برانگیختن پلاسمون سطحی موجود در سطح
فلز استفاده کردند. پلاسمون سطحی که در واقع نوسانات الکترونی است می‌تواند موجب
برانگیختن تعداد بیشتری الکترون داغ شود. این کار بستگی به چند فاکتور دارد که از
آن جمله می‌توان به ضخامت الکترودها و نوع ماده به‌کار رفته و طول موج نور ورودی
اشاره کرد. اگر بردار موج پلاسمون سطحی و فوتون با هم مشابه باشد آنگاه فوتون
می‌تواند موجب برانگیختن پلاسمون سطحی شود. در عمل می‌توان از سطوحی شیاردار
استفاده کرد. با تنظیم فاصله شیارها می‌توان پلاسمون سطحی را طوری تنظیم کرد که با
طول موج مشخصی برانگیخته شود. در نتیجه می‌توان تبدیل انرژی را برای طول موج‌ها از
مادون قرمز گرفته تا نور مرئی انجام داد.
