原子能院锶-90辐光伏电源技术取得重要突破

近日，原子能院联合厦门大学成功研制锶-90辐光伏同位素电源样机，该研究成果以“基于闪烁波导聚光结构的辐光伏锶-90同位素电池”为题，发表于国际顶级光学期刊《光：科学与应用》(《Light: Science & Applications》)，期刊影响因子为23.4。该研究成果为辐光伏效应同位素电池在极端环境与特种装备能源领域的应用提供了新的可能性，对推动我国同位素电源技术体系建设、促进我国同位素技术学科发展具有重要意义。

辐光伏效应同位素电池是将放射性能量转换成光能，再通过光伏器件转换为电能的一种二次换能装置。其优势是在使用高能辐射源的同时可以避免器件的辐射损伤，从而保证了电池高功率输出的稳定性和长寿命。该电池可用于深空探测、深海和极地等恶劣环境的监测及灾害预警等，能为极端场景中的电子设备提供持续数十年的免维护能源。

为解决传统辐光伏效应同位素电池转换效率低和输出功率低的问题，原子能院核技术综合研究所项目团队创新性地提出了基于闪烁波导聚光结构的辐光伏锶-90同位素电池，以铈掺杂钆镓铝石榴石(GAGG:Ce)构建聚光波导换能结构，通过锶-90辐射源与该结构进行多层交替耦合与堆叠，有效实现了激发荧光的高效传输和聚光发射，同时结合光谱匹配的AlGaInP光伏组件，大幅增强了电池的体积能量密度与输出功率。经测试，单模块样机输出功率达到了48.9μW(微瓦)，能量转换效率高达2.96%，并且能够通过多模块集成实现毫瓦级输出，其换能效率和输出功率均超越了国际同类核电池水平。未来，通过与储能器件配合使用，该电池有望实现瞬时瓦级功率输出，进一步拓展其应用范围。

基于闪烁波导聚光结构的辐光伏锶-90同位素电池结构

下一步，项目团队将以实际应用需求为牵引，致力于进一步提高辐光伏电池的能量转换效率和输出功率，持续推动辐光伏电池技术的工程化和产业化。

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