杨毓枢，郭翔博，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 辐伏电池是应用β 辐射伏特效应[1,2]原理产生电能的核电池，能够产生μW ～mW 范围的电功率，体积可缩小至立方毫米级，寿命可达五年到几十年，屏蔽要求极低，而且其功率大小基本不受外界环境温度、化学反应、压力、电磁场等影响，可以在很大的温度范围和恶劣的环境中正常工作。主要用于在深海、深空及极地等极端环境中关键微型用电器件如MEMS 提供独立电源，保证其在主电源失电的情况下依然可以长时间稳定工作。

β 辐伏电池在科研探索等领域有极其广阔的应用前景。国外技术相对成熟，美国Citylabs 实验已经发布了世界上首个商用氚辐伏电池NanoTritium；国内有很多科研院所和高校均在进行研究，但都处于实验室研究阶段。

为实现工程应用，β 辐伏电池研究目前须在以下几方面进行突破：寿命、转化效率、总功率、功率密度、制作工艺难度和成本。其中，转化效率、功率密度和制作工艺难度与电池本身结构设计直接相关。本文调研了国内外β辐伏电池的结构设计方案，分析了各种设计方案的优缺点，有利于拓宽设计思路，对今后β 辐伏电池的设计工作具有重要的指导价值。

1 工作原理

β 辐伏电池主要由三部分组成：放射源、换能器和电极。其中，放射源的衰变能是核电池能量的来源，选择合适能量和半衰期的放射源可确保设计寿命内（五年以上）可靠的能量源；换能器为有内建电场（PN 结、PiN 结或肖特基结）的半导体器件，用于衰变能到电能的转换；……