Các nhà khoa học của DGIST (Viện khoa học và công nghệ Daegu Gyeongbuk) Hàn Quốc đạt bước đột phá lớn khi tạo ra pin betavoltaic thế hệ tiếp theo đầu tiên trên thế giới. Nguồn điện tiên tiến này được tạo ra bằng cách kết nối trực tiếp điện cực đồng vị phóng xạ với lớp hấp thụ perovskite, vật liệu được biết đến với hiệu suất cao.
Để tăng hiệu suất, nhóm nghiên cứu nhúng các chấm lượng tử dựa trên carbon-14 vào điện cực và cải thiện cấu trúc của lớp perovskite. Những cải tiến này dẫn đến công suất đầu ra cực kỳ ổn định và hiệu suất chuyển đổi năng lượng ấn tượng.
Công nghệ mới phát triển này cung cấp nguồn điện ổn định, lâu dài mà không cần sạc lại, khiến nó trở thành giải pháp năng lượng thế hệ tiếp theo đầy hứa hẹn cho các lĩnh vực đòi hỏi khả năng tự chủ về nguồn điện lâu bền, như thám hiểm không gian, thiết bị y tế và các ứng dụng quân sự.
Khi các thiết bị điện tử phát triển nhanh chóng, nhu cầu về công nghệ pin tiên tiến giúp giảm nhu cầu sạc thường xuyên ngày càng tăng. Các loại pin thông dụng hiện nay, bao gồm cả loại pin lithium và niken, có tuổi thọ ngắn, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và trong môi trường khắc nghiệt. Công nghệ pin betavoltaic, có khả năng cung cấp điện ổn định trong nhiều năm, đang nổi lên như một giải pháp thay thế mạnh mẽ.
Pin betavoltaic tạo ra điện bằng cách thu giữ các hạt beta phát ra trong quá trình phân rã phóng xạ tự nhiên. Về lý thuyết, chúng có thể hoạt động trong nhiều thập kỷ mà không cần bảo trì. Các hạt beta cũng mang lại lợi thế về an toàn sinh học, vì chúng không thể xuyên qua da người. Tuy nhiên, tiến bộ thực tế bị hạn chế do các thách thức trong việc xử lý vật liệu phóng xạ và đảm bảo tính ổn định của vật liệu.
Để vượt qua các thách thức này, nhóm nghiên cứu phát triển một pin betavoltaic lượng tử lai, bằng cách kết hợp điện cực đồng vị gốc carbon-14 với lớp hấp thụ perovskite hiệu suất cao. Họ cải thiện đáng kể các đặc tính vận chuyển điện tích, bằng cách kiểm soát chính xác cấu trúc tinh thể perovskite, sử dụng các chất phụ gia như methylammonium chloride (MACl) và cesium chloride (CsCl).
Kết quả là pin betavoltaic thế hệ mới đạt mức tăng khoảng 56.000 lần về độ di động của electron so với các hệ thống thông thường. Nó duy trì công suất đầu ra ổn định trong tối đa 9 giờ hoạt động liên tục, chứng tỏ hiệu suất vượt trội. Nghiên cứu này đánh dấu lần đầu tiên trên thế giới chứng minh tính khả thi thực tế của pin betavoltaic. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Chemical Communications.
