韩国和美国的研究人员借鉴了一种传统上用于光伏设备的策略,来增强一种电池概念,即利用β粒子产生电流。这项工作背后的团队表示,这是为非常小的设备制造持久电池的一步。

贝塔伏打电池使用放射性同位素,在这种情况下是碳14,来产生贝塔辐射。通常情况下,这类器件包含一种半导体,吸收辐射产生电子。现在,由Su-Il在来自大邱庆北科学技术学院的研究人员用涂有钌基染料的二氧化钛电极取代了半导体。In团队报道的电池在对电极上使用beta-发射碳-14量子点层,并使用染料涂层电极作为阳极。

染料涂层,也被称为染料敏化,常用于光伏电池。在有光的情况下,染料会吸收接近的光子,并相应地产生电子。

染料敏化光伏电池的机理

来源:©Su-il In/DGIST

碳作为对电极材料和放射源的双重作用简化了器件结构

在新的贝塔伏打电池中,贝塔辐射提供的能量导致电荷从染料的钌金属离子转移到它的配体,这导致电子转移到二氧化钛阳极。In说:“我认为,结合新旧技术来解决beta电池的问题将对我们的未来有用。”

染料敏化装置比没有任何染料的装置表现得更好——它产生的电子多了32000倍。此外,In说,使用染料“而不是使用昂贵而复杂的半导体工艺”,可以将制造成本降低约30%。

“碳-14量子点层作为放射性激发源和对电极的双重作用特别具有创新性”,评论道雅娜Vaynzof他是德国德累斯顿工业大学的光伏电池技术专家。

Vaynzof补充说,“在提高设备效率和同样重要的稳定性方面,仍有重大障碍有待克服。”“这种电池的效率目前是0.48%,还不足以广泛商业化。

In的团队的目标是在未来的研究中提高染料敏化贝塔伏打电池的效率,In说这项技术最终可以用于建造几乎不需要充电的自我维持电池。