多孔 - 硅二极管可能会改善Betavoltaics

研究人员使用一些生产微芯片的制造技术,创建了一种多孔 - 硅二极管,可能会改善Betavoltaics。这样的设备将低水平的辐射转化为电力,并且可以拥有几十年的使用寿命。

虽然生产不到常规化学电池的千分之一的功率,但新的“ betabattery”概念效率更高,并且可能比类似设计便宜,并且应该更容易制造。如果新的二极管在整合到成品电池中时就成功了,它可以帮助为桥梁上的结构传感器,气候监测设备和卫星等难以服务的长寿系统提供动力。2020欧洲杯下注官网

电池的持久功率与其燃料的持久性质Tritium(一种在称为β衰减的过程中释放电子的氢同位素)相关。多孔 - 硅半导体通过吸收电子来产生电力,就像太阳能电池通过从传入光子的光子吸收能量来产生电力一样。

得到来自NSF小型企业创新研究(SBIR)计划,来自来自研究人员的多学科团队罗切斯特大学, 这多伦多大学,,,,罗切斯特技术学院Betabatt,Inc。德克萨斯州休斯顿的院士在5月13日的高级材料中描述了他们的新二极管。欧洲杯足球竞彩

自50多年前,研究人员一直在尝试将辐射转化为电力。掌握半导体材料(P-N连接)相对富含电子和电子贫困区域之间的连接导致许多现代电子产品。

然而,尽管工程师已经成功地用太阳能电池捕获电磁辐射,但平坦的薄设备无法收集足够的beta-decay电子来产生可行的betavoltaic设备。

betabatt将不会是第一个利用放射性来源的电池,甚至不是第一个使用tritium的电池,但是新单元将具有独特的优势 - 半毫米厚的硅晶片,研究人员将其蚀刻为深孔的网络。该结构大大增加了裸露的表面积,创造了一种比平面设计高10倍的设备。

多伦多大学的合着者纳齐尔·克哈拉尼(Nazir Kherani)说:“ 3-D多孔硅构型非常适合吸收源电子的所有动能。”在这些多孔硅晶片中深处的表面无需通过吸收电子在薄板的最外层来产生电流,可容纳大量的传入辐射。在早期测试中,在triumβ衰减期间发出的几乎所有电子都被吸收。

Betabatt的合着者拉里·加德肯(Larry Gadeken)说,选择tritium作为能源的来源有很多实际原因,尤其是安全性和遏制。

卡德肯说:“ tri虫只发出低能β颗粒(电子),这些材料可以用非常薄的材料欧洲杯猜球平台(例如一张纸)遮蔽。”欧洲杯足球竞彩“密封,金属的betabattery案例将封装整个放射性能源,就像普通电池中包含其化学源,因此无法逃脱。”

加德肯(Gadeken)补充说,即使要破坏密封案,该团队正在开发的原始材料也将是一种硬塑料,将tri纳入其化学结构。与化学糊不同,塑料不能泄漏或浸入周围环境中。

研究人员和制造商几十年来一直生产多孔硅,并且通常用于抗反射涂层,发光装置和光纤滤光片的光子过滤器。但是,当前的研究是对多孔硅的第一个专利Betavoltaic应用程序,也是第一次使用标准半导体行业技术创建3-D P-N二极管。

罗切斯特大学的合着者Philippe Fauchet说:“ 3D多孔硅二极管的Betavoltaic和光伏应用将导致这种多功能材料的其他用途令人兴奋的领域。”

Fauchet说:“这是在多孔硅中首次建立统一的P-N连接,从材料科学的角度来看,这令人兴奋。”欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球例如,由于其特性和光子灵敏度,每个二极管孔都可以用作单个检测器,可能会产生一个极高的高分辨率图像传感器。

罗切斯特理工学院的合着者卡尔·赫希(Karl Hirschman)补充说:“使用标准的半导体处理技术制造3-D P-N连接令人惊讶。”这种制造业的轻松是增加生产和降低成本的重要突破,并且使设备可扩展和通用的一系列应用程序。

加德肯说:“最初的应用程序将用于远程或无法访问的传感器和设备,其中长寿功率的可用性至关重要。”

当电力需求受到限制时,与化学电池相比,Betabattery可能更适合某些任务。这些结构具有强大的运动和冲击,并且功能从-148°Fahrenheit(-100°Celsius)到302°F(150°C) - 并且在设备的一生中可能永远不必更改。

http://www.nsf.gov/

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