輻光伏效應同位素電池是將放射性能量轉換成光能，再通過光伏器件轉換為電能的一種二次換能裝置。其優勢是在使用高能輻射源的同時可以避免器件的輻射損傷，從而保證了電池高功率輸出的穩定性和長壽命。該電池可用于深空探測、深海和極地等惡劣環境的監測及災害預警等，能為極端場景中的電子設備提供持續數十年的免維護能源。
為解決傳統輻光伏效應同位素電池轉換效率低和輸出功率低的問題，原子能院核技術綜合研究所項目團隊創新性地提出了基于閃爍波導聚光結構的輻光伏鍶-90同位素電池，以鈰摻雜釓鎵鋁石榴石(GAGG:Ce)構建聚光波導換能結構，通過鍶-90輻射源與該結構進行多層交替耦合與堆疊，有效實現了激發熒光的高效傳輸和聚光發射，同時結合光譜匹配的AlGaInP光伏組件，大幅增強了電池的體積能量密度與輸出功率。經測試，單模塊樣機輸出功率達到了48.9μW(微瓦)，能量轉換效率高達2.96%，并且能夠通過多模塊集成實現毫瓦級輸出，其換能效率和輸出功率均超越了國際同類核電池水平。未來，通過與儲能器件配合使用，該電池有望實現瞬時瓦級功率輸出，進一步拓展其應用范圍。
基于閃爍波導聚光結構的輻光伏鍶-90同位素電池結構
下一步，項目團隊將以實際應用需求為牽引，致力于進一步提高輻光伏電池的能量轉換效率和輸出功率，持續推動輻光伏電池技術的工程化和產業化。
