Recientemente, el Instituto de Ciencias Atómicas de China, en colaboración con la Universidad de Xiamen, ha desarrollado con éxito un prototipo de fuente de energía isotópica fotovoltaica por radiación de estroncio-90. Este logro de investigación, titulado "Batería isotópica de estroncio-90 fotovoltaica por radiación basada en estructura de concentración de guía de centelleo", se publicó en la revista óptica internacional de primer nivel "Light: Science & Applications", con un factor de impacto de 23.4. Este logro proporciona nuevas posibilidades para la aplicación de baterías isotópicas de efecto fotovoltaico por radiación en entornos extremos y campos de energía para equipos especiales, y tiene un significado importante para impulsar la construcción del sistema tecnológico de fuentes de energía isotópicas en China y promover el desarrollo de la disciplina de tecnología isotópica en China.
La batería isotópica de efecto fotovoltaico por radiación convierte la energía radiactiva en luz y luego en electricidad a través de dispositivos fotovoltaicos, un dispositivo de conversión secundaria. Su ventaja es que, al utilizar fuentes de radiación de alta energía, puede evitar el daño por radiación a los dispositivos, garantizando así la estabilidad de la alta potencia de salida de la batería y su larga vida útil. Esta batería se puede utilizar en monitoreo y advertencia de desastres en entornos hostiles como exploración profunda del espacio, océanos profundos y polos, proporcionando energía sin mantenimiento por décadas para equipos electrónicos en escenarios extremos.
Para resolver los problemas de baja eficiencia de conversión y baja potencia de salida de las baterías isotópicas tradicionales de efecto fotovoltaico por radiación, el equipo del proyecto del Instituto de Tecnología Nuclear Integral del Instituto Atómico propuso innovadoramente una batería isotópica de estroncio-90 fotovoltaica por radiación basada en estructura de concentración de guía de centelleo, utilizando granate de gadolinio-galio-aluminio dopado con cerio (GAGG:Ce) para construir una estructura de guía de conversión de concentración, acoplando y apilando en múltiples capas la fuente de radiación de estroncio-90 con esta estructura, logrando efectivamente la transmisión eficiente de fluorescencia excitada y emisión concentrada, y combinando componentes fotovoltaicos AlGaInP con coincidencia espectral, mejorando drásticamente la densidad de energía volumétrica y la potencia de salida de la batería. Las pruebas muestran que el prototipo de módulo único tiene una potencia de salida de 48.9 μW (microvatios), una eficiencia de conversión de energía del 2.96%, y puede lograr una salida de nivel milivatios mediante integración de múltiples módulos; su eficiencia de conversión y potencia de salida superan los niveles internacionales de baterías nucleares similares. En el futuro, al combinarse con dispositivos de almacenamiento de energía, esta batería podría lograr una salida de potencia instantánea de nivel vatio, expandiendo aún más su rango de aplicación.
Estructura de la batería isotópica de estroncio-90 fotovoltaica por radiación basada en estructura de concentración de guía de centelleo
A continuación, el equipo del proyecto, guiado por las necesidades de aplicaciones reales, se dedicará a mejorar aún más la eficiencia de conversión de energía y la potencia de salida de las baterías fotovoltaicas por radiación, impulsando continuamente la ingeniería y la industrialización de la tecnología de baterías fotovoltaicas por radiación.
