O echipă de cercetare condusă de profesorul Su-Il In de la Departamentul de Știința și Ingineria Energiei din cadrul DGIST (Coreea de Sud) a realizat o inovație semnificativă prin dezvoltarea primei celule betavoltaice de nouă generație din lume. Această celulă utilizează un electrod cu izotop radioactiv conectat direct la un strat absorbant de perovskit. Inovația principală constă în utilizarea punctelor cuantice pe bază de carbon-14 în electrod, ceea ce permite atingerea unei puteri stabile și a unei eficiențe ridicate de conversie a energiei.
Noua tehnologie oferă o sursă de energie de lungă durată și constantă, fără a necesita reîncărcare, făcându-o ideală pentru domenii care solicită autonomie energetică pe termen lung, precum explorarea spațială, dispozitivele medicale implantabile și aplicațiile militare. Odată cu avansarea miniaturizării și a preciziei dispozitivelor electronice, cererea pentru soluții energetice inovatoare care reduc nevoia de reîncărcare este tot mai mare.
Bateriile actuale, inclusiv cele pe bază de litiu și nichel, prezintă dezavantaje datorită duratei lor de viață scurte și vulnerabilității la condiții de mediu severe. În contrast, celulele betavoltaice pot oferi o alimentare stabilă timp de ani sau chiar decenii, fiind astfel o alternativă viabilă și promițătoare.
Celulele betavoltaice funcționează prin captarea particulelor beta care sunt emise în timpul descompunerii radioactive naturale, având potențialul de a funcționa fără întreținere pe termen lung. De asemenea, particulele beta nu pot penetra pielea umană, ceea ce le conferă un avantaj în ceea ce privește siguranța biologică. Cu toate acestea, progresul în acest domeniu a fost limitat de dificultățile asociate cu manipularea materialelor radioactive și asigurarea stabilității acestora.
Pentru a depăși aceste obstacole, echipa de cercetare a dezvoltat o celulă betavoltaică cuantică hibridă, care combină un electrod bazat pe carbon-14 cu un strat absorbant de perovskit cu eficiență înaltă. Prin controlul precis al structurii cristaline a perovskitului, cu ajutorul unor aditivi precum clorura de metilamoniu și clorura de cesiu, au reușit să îmbunătățească semnificativ proprietățile de transport al sarcinii.
Rezultatul acestei cercetări a dus la o creștere impresionantă a mobilității electronilor, cu un coeficient de aproximativ 56.000 de ori mai mare comparativ cu sistemele convenționale. De asemenea, celula dezvoltată a menținut o ieșire de putere stabilă timp de până la nouă ore de funcționare continuă, demonstrând performanțe excepționale.
Profesorul Su-Il In a subliniat importanța acestei cercetări, considerând-o prima demonstrație practică a viabilității celulelor betavoltaice. Echipa își propune să accelereze comercializarea acestor tehnologii energetice de nouă generație, adresându-se în mod special aplicațiilor pentru medii extreme.
Rezultatele acestei cercetări au fost publicate în jurnalul Chemical Communications, adîncind astfel cunoștințele științifice din acest domeniu și deschizând noi perspective pentru alimentarea dispozitivelor electronice de mici dimensiuni, care necesită soluții energetice inovatoare în condiții variate.
Această realizare se aliniază cu progresele recente în domeniile celulelor solare și perovskitului, unde s-au obținut eficiențe record și durabilitate sporită. Aceste cercetări promițătoare sugerează că tehnologiile energetice continuă să evolueze rapid, adaptându-se nevoilor contemporane și viitoare.
