杨毓枢，王 玮，王 旭，陈桎远，刘吉珍

（中国核动力研究设计院第一研究所，成都 610005）

0 引言

β辐伏电池是将一种衰变能直接转换成电能的核电池，与光伏电池的原理相同，只是用β粒子代替了光子。与其它原理的核电池相比，它最大的特点是结构简单，β粒子在几微米厚的半导体内部就能实现整个能量转换过程，即单个电池单元可成几微米厚的薄膜。电池功率的提升方式就是多个电池单元的堆叠，这使得它可很方便地集成到MEMS中，不明显增大体积，可长时间为其提供电能且无需额外材料或能量补充。集成了β辐伏电池的MEMS器件可独立应用在太空、深海、极地和荒漠等极端环境中，完成特殊任务。

目前，限制β辐伏电池应用的主要因素之一是能量转换效率低，仅为1%左右，与已成熟应用的温差型核电池的效率5%还有较大差距。能量转换效率低造成的真接后果是体积增大和成本升高。

图1 平面直接贴合式β辐伏电池结构示意图Fig.1 Schematic diagram of planar direct bonding β-photovoltaic battery

本文通过对β辐伏电池能量转换各分过程中影响转换效率的因素进行研究，建立了一套普遍适用的β辐伏电池能量转化效率计算方法，得到了提高转换效率的途径，为提高效率奠定了理论基础。

1 能量转换效率定义

β辐伏电池能量转换效率η定义如式（1）所示：

式（1）中，Pmax——最大输出电功率，μW；Ptotal——β放射源衰变总功率，μW。

能量转换效率的意义在于可直接由放射源的活度得到由其制作而成β辐伏电池的最大输出电功率。对于同种核素而言，能量转换效率越大，放射源的经济性越好。……