La cellule Betavoltaic avec le combo isotopique Perovskite-Radioactive peut alimenter les applications à long terme

Une équipe de recherche a développé la première cellule Betavoltaic de nouvelle génération au monde en connectant directement une électrode isotopique radioactive à une couche d’absorbeur de pérovskite. En incorporant des points quantiques à base de carbone-14 dans l’électrode et en améliorant la cristallinité de la couche absorbante de pérovskite, l’équipe a atteint à la fois une puissance stable et une efficacité de conversion à haute énergie.

Le travail est publié dans le journal Communications chimiques. L’équipe était dirigée par le professeur Su-il dans le Département des sciences de l’énergie et de l’ingénierie chez DGIST.

La technologie nouvellement développée offre une alimentation électrique à long terme stable sans avoir besoin de recharger, ce qui en fait une solution énergétique de nouvelle génération prometteuse pour les champs nécessitant une autonomie de puissance à long terme, telles que exploration spatiale, dispositifs médicaux implantableset applications militaires.

À mesure que la miniaturisation et la précision des dispositifs électroniques accélèrent rapidement, la demande augmente pour des technologies d’alimentation innovantes qui minimisent le besoin de charge fréquente. Cependant, les batteries traditionnelles actuelles, y compris les types à base de lithium et de nickel, souffrent de courtes durée de vie et de vulnérabilité à la chaleur et à l’humidité, limitant leur fiabilité dans des environnements extrêmes. La technologie des cellules Betavoltaic, capable de fournir une puissance stable pendant des années ou même des décennies, est en train de devenir une alternative forte.

Les cellules Betavoltaic génèrent de l’électricité en capturant les particules bêta émises pendant la désintégration radioactive naturelle. En théorie, ils peuvent fonctionner pendant des décennies sans maintenance. Les particules bêta présentent également d’excellents avantages de sécurité biologique, car ils ne peuvent pas pénétrer la peau humaine. Néanmoins, les progrès pratiques ont été limités en raison des défis de la gestion des matières radioactives et de la garantie de la stabilité des matériaux.

Pour surmonter ces défis, l’équipe du professeur In In a développé une cellule hybride quantique bétavoltaïque en combinant une électrode isotope à base de carbone-14 avec une couche d’absorbeur de pérovskite très efficace. Ils ont considérablement amélioré les propriétés de transport de charge en contrôlant précisément la structure cristalline de pérovskite, en utilisant des additifs tels que le chlorure de méthylammonium (MACL) et le chlorure de césium (CSCL).

En conséquence, la cellule Betavoltaic développée a atteint une augmentation d’environ 56 000 fois de la mobilité des électrons par rapport aux systèmes conventionnels. Il a maintenu une puissance stable jusqu’à neuf heures de fonctionnement continu, démontrant des performances exceptionnelles.

Le professeur Su-il a commenté: « Cette recherche marque la première démonstration mondiale de la viabilité pratique des cellules Betavoltaic. Nous prévoyons d’accélérer la commercialisation des technologies d’alimentation électrique de nouvelle génération pour environnements extrêmes et poursuivre une miniaturisation et un transfert de technologie. « 

L’étudiant au doctorat Junho Lee, un co-premier auteur, a ajouté: « Bien que cette recherche implique des défis quotidiens qui semblent souvent impossibles, nous sommes motivés par un fort sentiment de mission, sachant que l’avenir de notre nation est étroitement lié à la sécurité énergétique. »