韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)的申秀日教授团队近日取得重大突破，他们研发的钙钛矿贝塔伏特电池(PBC)或将彻底改变微型设备供能方式。这种新型核电池采用放射性碳14(¹⁴C)与钙钛矿材料的创新组合，能在不充电的情况下为微型设备持续供电数十年甚至更久。
研究团队创造性地将碳14纳米颗粒与量子点(14CNP/CQD)作为电极材料，并采用甲基氯化铵(MACl)和氯化铯(CsCl)双重添加剂强化钙钛矿薄膜结构。这种设计使电子迁移率提升惊人的56,000倍，测试中实现持续9小时的最大连续输出。
“这是全球首次成功将钙钛矿材料整合进贝塔伏特电池，”研究团队强调。该技术利用碳14衰变释放的贝塔粒子(β射线)发电，其辐射强度连人体皮肤都无法穿透，铝箔即可屏蔽，具有绝对生物安全性。申教授解释：“选择碳14正是因为它仅释放β射线”。这种核反应堆副产物不仅成本低廉，其超长半衰期更可实现“千年级”供电。
为提升能量转换效率，团队在二氧化钛半导体(常见于太阳能电池)表面引入钌基染料，并通过柠檬酸处理强化结合。当β射线撞击染料分子时，会引发雪崩式电子反应，经电路收集形成电流。创新性的“双极碳14”设计(正负极均含放射源)将能量转换效率从传统型号的0.48%提升至2.86%。
尽管当前输出功率仍低于锂离子电池，申教授指出：“通过优化放射源形态和吸收材料，效能还有巨大提升空间。”研究团队已着手加速这项技术的商业化进程，目标应用于心脏起搏器、深空探测器及军用无人机等极端环境设备。“我们可以将安全的核能装进手指大小的装置，”申教授如此描述其应用潜力。
参与研究的博士生李俊浩表示：“虽然每天面临看似不可能的技术挑战，但想到国家能源安全与此息息相关，我们就充满使命感。”这项突破性研究标志着人类在微型长效能源领域迈出关键一步，或将开启“永不充电”的物联时代。