Mecanismo esquemático Ilustración de la célula betavoltaica perovskita. Crédito: Comunicaciones químicas (2025). Doi: 10.1039/d4cc05935b
Un equipo de investigación ha desarrollado la primera célula betavoltaica de próxima generación del mundo conectando directamente un electrodo de isótopos radiactivos a una capa de absorbente de perovskita. Al incrustar puntos cuánticos basados en carbono-14 en el electrodo y mejorar la cristalinidad del absorbedor de perovskita, el equipo logró tanto la potencia de salida estable como la alta eficiencia de conversión de energía.
El trabajo se publica en la revista Chemical Communications. El equipo fue dirigido por el profesor Su-IL del Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Energía de DGIST.
La tecnología recientemente desarrollada ofrece una fuente de alimentación estable a largo plazo sin la necesidad de recargar, por lo que es una solución de energía prometedora de próxima generación para campos que requieren autonomía de energía a largo plazo, como exploración espacial, dispositivos médicos implantables y aplicaciones militares.
A medida que la miniaturización y la precisión de los dispositivos electrónicos se aceleran rápidamente, la demanda está creciendo para tecnologías innovadoras de suministro de energía que minimizan la necesidad de una carga frecuente. Sin embargo, las baterías principales actuales, incluidos los tipos a base de litio y níquel, sufren de breve vida útil y vulnerabilidad al calor y la humedad, lo que limita su confiabilidad en entornos extremos. La tecnología de células betavoltaica, capaz de entregar potencia estable durante años o incluso décadas, está emergiendo como una alternativa fuerte.
Las células betavoltaicas generan electricidad capturando partículas beta emitidas durante la desintegración radiactiva natural. En teoría, pueden operar durante décadas sin mantenimiento. Las partículas beta también presentan excelentes ventajas de seguridad biológica, ya que no pueden penetrar en la piel humana. Sin embargo, el progreso práctico ha sido limitado debido a los desafíos de manejar materiales radiactivos y garantizar la estabilidad del material.
Para superar estos desafíos, el equipo del profesor IN desarrolló una célula betavoltaica cuántica híbrida combinando un electrodo de isótopos a base de carbono-14 con una capa de absorbente de perovskita altamente eficiente. Mejoraron drásticamente las propiedades de transporte de carga controlando con precisión la estructura cristalina de perovskita, utilizando aditivos como el cloruro de metilamonio (MACL) y el cloruro de cesio (CSCL).
Como resultado, la célula betavoltaica desarrollada logró aproximadamente un aumento de 56,000 veces en la movilidad de electrones en comparación con los sistemas convencionales. Mantuvo una potencia de salida estable durante hasta nueve horas de operación continua, lo que demuestra un rendimiento sobresaliente.
El profesor Su-Il comentó: “Esta investigación marca la primera demostración del mundo de la viabilidad práctica de las células betavoltaica. Planeamos acelerar la comercialización de las tecnologías de suministro de energía de próxima generación para entornos extremos y seguir una mayor miniaturización y transferencia de tecnología”.
El estudiante doctoral Junho Lee, co-primero autor, agregó: “Aunque esta investigación involucra desafíos diarios que a menudo parecen imposibles, estamos impulsados por un fuerte sentido de misión, sabiendo que el futuro de nuestra nación está estrechamente vinculado a la seguridad energética”.
Más información: Chol Hyun Kim et al, novedosa célula betavoltaica basada en perovskita: estrategia de doble aditivo para la estabilidad y rendimiento de la fase α FAPBI3, las comunicaciones químicas (2025). Doi: 10.1039/d4cc05935b
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk
Cita: la célula betavoltaica con la combinación de isótopos de perovskita radioactiva puede alimentar aplicaciones a largo plazo (2025, 2 de mayo) Recuperado el 2 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-betavoltaic-cell-perovskite-radoactive-isotope.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
