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Comparison of time-related electrical properties of PN junctions and Schottky diodes for Zn O-based betavoltaic batteries 被引量:2
1
作者 Xiao-Yi Li Jing-Bin Lu +4 位作者 Ren-Zhou Zheng Yu Wang Xu Xu Yu-Min Liu Rui He 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2020年第2期55-66,共12页
Schottky diodes and PN junctions were utilized as energy converting structures in ZnO-based betavoltaic batteries,in which 0.101121 Ci 63Ni was selected as the beta source.The time-related electrical properties were o... Schottky diodes and PN junctions were utilized as energy converting structures in ZnO-based betavoltaic batteries,in which 0.101121 Ci 63Ni was selected as the beta source.The time-related electrical properties were obtained using Monte Carlo simulations.For the n-type ZnO,the Pt/ZnO Schottky diode had the highest energy conversion efficiency,and the Ni/ZnO Schottky diode had the largest Isc.The overall electrical performance of PN junctions is better than that of Schottky diodes.The lifetimes of Pt/ZnO and Ni/ZnO are longer than for other Schottky devices,coming close to those of PN junctions.Considering that Schottky diodes are easier to fabricate and independent of p-type semiconductors,Pt/ZnO and Ni/ZnO diodes offer alternatives to PN-junction-based betavoltaic batteries. 展开更多
关键词 Beta voltaic effect Zinc oxide Time-related properties PN junction Schottky diode Monte Carlo simulation
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乏燃料余能捕获与转化发电的计算分析
2
作者 张昊天 李岩 +2 位作者 刘煌 栾秀春 周杰 《节能》 2025年第10期48-52,共5页
为探索乏燃料余能利用新途径,缓解放射性废物管理压力,提出一种以半导体PN结直接捕获γ射线发电的技术方案。基于田湾核电站乏燃料水池参数,利用MCNP建立含^(60)Co、^(137)Cs源项的三维γ输运模型,将GaN、SiC两种PN结以5 cm×2的组... 为探索乏燃料余能利用新途径,缓解放射性废物管理压力,提出一种以半导体PN结直接捕获γ射线发电的技术方案。基于田湾核电站乏燃料水池参数,利用MCNP建立含^(60)Co、^(137)Cs源项的三维γ输运模型,将GaN、SiC两种PN结以5 cm×2的组合方式进行布置,并计算能量沉积。结果表明,由GaN组成的PN结单栅元能够产生电力1.26 kW,可以满足水池精细件库级照明需求且存在剩余;分块布置的PN结相比单块布置能够更有效地沉积能量,并降低水池壁的辐射负荷。 展开更多
关键词 乏燃料 伏特效应 衰变能 Γ射线
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Exploratory study of betavoltaic battery using ZnO as the energy converting material 被引量:2
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作者 Xiao-Yi Li Jing-Bin Lu +3 位作者 Yu-Min Liu Xu Xu Rui He Ren-Zhou Zheng 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2019年第4期62-69,共8页
Third-generation-semiconductor zinc oxide is utilized as an energy converting material in a betavoltaic battery, where 0.06 Ci^(63) Ni and 8 Ci^(147) Pm are used as the beta sources. Based on a Monte Carlo simulation,... Third-generation-semiconductor zinc oxide is utilized as an energy converting material in a betavoltaic battery, where 0.06 Ci^(63) Ni and 8 Ci^(147) Pm are used as the beta sources. Based on a Monte Carlo simulation, the full scales of the devices are derived as 17 and 118 lm,respectively, for both sources. The influences of semiconductor doping concentrations on the electrical properties of the devices are analyzed. For a typical doping concentration N_A= 10^(17) cm^(-3), N_D= 10^(16) cm^(-3), the conversion efficiencies are 7.177% and 1.658%, respectively, using63 Ni and147 Pm sources. The calculation results of energy deposition in materials for the two sources show that the doping concentrations drop to 1 × 10^(13)–5×10^(14) cm^(-3) and 1 × 10^(12)–5×10^(13), and accordingly, the energy conversion efficiencies rise to 14.212% and 18.359%, respectively. 展开更多
关键词 RADIOISOTOPE BETA voltaic effect Zinc oxide Nuclear BATTERY MONTE Carlo simulation
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木材用于水伏发电的研究进展 被引量:1
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作者 郭明辉 林作鹏 杜文鑫 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期1-9,共9页
化石能源的过度使用带来能源枯竭与环境恶化问题,绿色可持续成为发展的首要目标。水能作为目前较为优质的清洁能源,其中一部分潜在的能量有待转化利用。近年来,水伏发电受到国内外学者的广泛关注,被认为是一种新兴的深度挖掘水能资源的... 化石能源的过度使用带来能源枯竭与环境恶化问题,绿色可持续成为发展的首要目标。水能作为目前较为优质的清洁能源,其中一部分潜在的能量有待转化利用。近年来,水伏发电受到国内外学者的广泛关注,被认为是一种新兴的深度挖掘水能资源的手段,研究者们取得了一系列关于功能材料与水滴、水波、水蒸发与湿气等相互作用输出电能的研究成果。开发生物质基水伏发电材料有助于推动可再生能源的充分利用。木材是一种储量充足、可再生、易加工的材料,同时具有独特的多级孔道结构,内部富含极性基团,有良好的机械强度,因此木材在水伏发电领域具有一定应用前景。笔者总结了水伏发电技术的研究进展,阐述了水伏发电的理论基础,基于水伏效应的能量转换方式及其器件材料的选择,介绍了木材用作水伏发电器件材料的研究成果,归纳了研究者为提高水伏发电器件的输出功率,对木材进行表面修饰、孔道调控、材料负载、碳化处理的功能化改性方法,并对其面临的挑战与应用前景进行展望。 展开更多
关键词 木材 生物质 水伏效应 发电 纳米材料 功能化改性
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辐射伏特效应同位素电池换能单元的初步设计 被引量:8
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作者 杨玉青 王关全 +4 位作者 胡睿 高晖 刘业兵 张华明 罗顺忠 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期197-200,共4页
初步设计制作3种辐射伏特效应同位素电池换能单元,测试其在固态63Ni源和3H源辐照下的输出电特性,对输出电特性进行数学解析模型分析并提出进一步改进设计的思路。结果表明,设计的换能单元在发射高能α同位素作用下,性能快速急剧退化;在2... 初步设计制作3种辐射伏特效应同位素电池换能单元,测试其在固态63Ni源和3H源辐照下的输出电特性,对输出电特性进行数学解析模型分析并提出进一步改进设计的思路。结果表明,设计的换能单元在发射高能α同位素作用下,性能快速急剧退化;在2.96×108Bq的63Ni源辐照下,获得最大短路电流为28.4nA,最大开路电压为0.267V;在约5.09×109Bq的3H源辐照下,获得最大短路电流为62.8nA,最大开路电压为0.260V。当前换能单元参数还需进一步优化。 展开更多
关键词 辐射伏特效应 同位素电池 换能单元 初步设计
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^(63)Ni辐射伏特同位素电池原型的研制 被引量:7
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作者 张华明 胡睿 +3 位作者 王关全 高晖 刘国平 罗顺忠 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期490-496,共7页
利用理论研究获得的换能单元参数制备了单晶硅基换能单元,确定了63 Ni的加载工艺和原型电池的封装材料配方与技术,通过加速热老化和温度交变考核了原型电池的性能。结果表明:所制备的63 Ni辐射伏特效应微型同位素原型电池的短路电流Isc... 利用理论研究获得的换能单元参数制备了单晶硅基换能单元,确定了63 Ni的加载工艺和原型电池的封装材料配方与技术,通过加速热老化和温度交变考核了原型电池的性能。结果表明:所制备的63 Ni辐射伏特效应微型同位素原型电池的短路电流Isc、开路电压Voc、最大输出功率Pmax和衰变能-电能转换效率η分别为5.97nA、88.0mV、0.255nW和0.561%;原理样机稳定输出超过220d。 展开更多
关键词 ^63Ni源 辐射伏特效应 衰变能-电能转换 微型同位素原型电池
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辐射伏特效应用于核衰变能发电的初步研究 被引量:4
7
作者 王铁山 张保国 +1 位作者 王柱生 李强 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 1995年第12期740-743,共4页
提出了利用半导体探测器的PN结内建电场收集辐射诱发电离空穴对,进而实现从核衰变能的电能转换的全新技术路线.成功地模拟了这一转换过程。在不加任何外场情况下,实现了对239Pu发射α粒子产生的电离电子空穴对高达94%的收... 提出了利用半导体探测器的PN结内建电场收集辐射诱发电离空穴对,进而实现从核衰变能的电能转换的全新技术路线.成功地模拟了这一转换过程。在不加任何外场情况下,实现了对239Pu发射α粒子产生的电离电子空穴对高达94%的收集率和对90Sr-90Y发射β粒子产生的电离电子空穴对的72%收集率。实验能量转换率达12.2%(对β粒子)和16%(对α粒子)。 展开更多
关键词 辐射伏特效应 衰变能 发电 核衰变
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放射性同位素衰变能发电机制的研究与探索 被引量:10
8
作者 王铁山 张保国 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 1994年第9期548-551,共4页
报道了国际上有关放射性同位素电池研究的最新动态。首次提出了利用β粒子的电磁辐射实现由核衰变能向电能直接转换的基本设想,并制定了具体的与β伏特效应相结合的技术路线。以期在实验上获得空前的能量转化率,在核衰变能发电机制研... 报道了国际上有关放射性同位素电池研究的最新动态。首次提出了利用β粒子的电磁辐射实现由核衰变能向电能直接转换的基本设想,并制定了具体的与β伏特效应相结合的技术路线。以期在实验上获得空前的能量转化率,在核衰变能发电机制研究领域取得突破性进展,同时为核废物的再利用探索新途径。研究结果表明对90Sr-90Yβ源理论上可达到62%的能量转换率极限,实验能量转换率可望达到27%。 展开更多
关键词 放射性同位素 衰变能 发电
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太阳能光伏发电技术及其应用 被引量:60
9
作者 张立文 张聚伟 +1 位作者 田葳 张晓红 《应用能源技术》 2010年第3期4-8,共5页
随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。目前太阳能光伏发电技术正在迅速发展,应用的规模和范围也在不断地扩大,已成为当今世界新能源发电领域的一个研究热点。本文... 随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。目前太阳能光伏发电技术正在迅速发展,应用的规模和范围也在不断地扩大,已成为当今世界新能源发电领域的一个研究热点。本文在介绍太阳能光伏发电基本原理的基础上,详细阐述了太阳能光伏发电的相关重要技术,论述了太阳能光伏发电技术的主要应用方式和应用领域,并分析了太阳能光伏发电技术的应用前景。 展开更多
关键词 太阳能 光伏发电 最大功率跟踪 聚光光伏技术 孤岛效应
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光伏效应的产生机理及应用 被引量:4
10
作者 余长青 《黔南民族师范学院学报》 2006年第3期21-22,43,共3页
光伏效应是一种重要的光子效应,本文详细分析了它的产生机理和伏安特性,并简要介绍了它的应用。
关键词 光伏效应 机理 伏安特性 应用 器件
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氚基同位素电池设计优化及其电学性能的提升
11
作者 应红 施海宁 +3 位作者 梁冬冬 许志恒 龚频 汤晓斌 《辐射研究与辐射工艺学报》 CAS CSCD 2023年第6期87-97,共11页
采用蒙特卡罗方法开展了氚基同位素电池在辐致伏特效应和辐致光伏效应两种不同能量转换模式下的性能研究。探讨了换能材料的几何物理参数对电池电学输出性能的影响,设计制备了单层和叠层两类氚基同位素电池,测试分析了增大氚源强度、采... 采用蒙特卡罗方法开展了氚基同位素电池在辐致伏特效应和辐致光伏效应两种不同能量转换模式下的性能研究。探讨了换能材料的几何物理参数对电池电学输出性能的影响,设计制备了单层和叠层两类氚基同位素电池,测试分析了增大氚源强度、采用叠层构型两种方式对电池电学输出的提升效果。模拟结果表明:Si、SiC、GaAs光伏组件均可用于辐致伏特效应氚基同位素电池换能,且存在各自最佳厚度参数,使得电池电学输出性能达到最优,分别为3.8μm、2.2μm、1.7μm;对于辐致光伏效应氚基同位素电池,可通过调整ZnS∶Cu荧光层的厚度,使出射的荧光辐照度达到最大,进而优化电池电学输出性能。结果提示,增大氚源强度、采用叠层构型均可实现氚基同位素电池最大输出功率等电学参数的有效提升,其中并联叠层的最大输出功率可达到106.138 nW,相比于单层构型增幅超过64%。 展开更多
关键词 同位素电池 蒙特卡罗方法 辐致伏特效应 辐致光伏效应
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金刚石辐射伏特效应同位素电池器件研究进展 被引量:3
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作者 刘本建 张森 +9 位作者 郝晓斌 文东岳 赵继文 王伟华 刘康 曹文鑫 代兵 杨磊 韩杰才 朱嘉琦 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第5期801-813,共13页
微机电系统、深空、深海探测任务等对于长效、便携电源提出了更高的要求。同位素电池由于其能量密度高、功率输出稳定,可以在高低温、无太阳光照等极端环境下持续不断地为月球车、海底探测器等提供能量。作为同位素电池中的主要类型,辐... 微机电系统、深空、深海探测任务等对于长效、便携电源提出了更高的要求。同位素电池由于其能量密度高、功率输出稳定,可以在高低温、无太阳光照等极端环境下持续不断地为月球车、海底探测器等提供能量。作为同位素电池中的主要类型,辐射伏特效应同位素电池由于其理论能量转换效率高、易于微型化被广泛研究,并已经成功应用于心脏起搏器。宽禁带的半导体换能结器件制作的同位素电池能够获得更高的能量转换效率。宽禁带半导体中的代表金刚石具有5.5 eV的禁带宽度与耐辐射的特性,使其成为制作辐射伏特效应同位素电池换能结器件的最佳选择。随着化学气相沉积技术的发展,金刚石晶体的外延技术突飞猛进,为金刚石半导体器件的发展打下了材料基础。本文对比了常见的同位素电池换能结用半导体材料和辐射源材料的特性,介绍了辐射伏特效应的基本原理,接着对辐射伏特效应同位素电池的关键参数进行了分析,并汇总了有关金刚石辐射伏特效应同位素电池研究的文献,通过各个参数,如开路电压、转换效率等的对比,指出了目前金刚石同位素电池发展的状态与存在的问题。通过分析金刚石与其他n型半导体材料组成的异质pn结目前的性能与应用情况,给出了基于金刚石异质pn结的高性能同位素电池的结构设计,并进行了总结与展望。 展开更多
关键词 同位素电池 辐射伏特效应 金刚石 肖特基器件 开路电压 半导体换能结 转换效率
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双重效应γ射线核电池的制备与性能研究 被引量:4
13
作者 靳占刚 汤晓斌 +4 位作者 周大勇 郭潇 吴敏 刘云鹏 曹章轶 《上海航天》 CSCD 2019年第1期78-84,共7页
为提升核电池的电学输出性能,提出了利用γ射线结合辐致伏特和辐致光伏两种能量转换机制制备核电池的思路。基于γ射线、AlGaInP半导体PN结和ZnS:Cu荧光材料,制备了四级辐致伏特效应核电池(FRVB)和四级辐致伏特/光伏双重效应核电池(FDE... 为提升核电池的电学输出性能,提出了利用γ射线结合辐致伏特和辐致光伏两种能量转换机制制备核电池的思路。基于γ射线、AlGaInP半导体PN结和ZnS:Cu荧光材料,制备了四级辐致伏特效应核电池(FRVB)和四级辐致伏特/光伏双重效应核电池(FDEB),研究了不同厚度荧光层所组成的双重效应核电池的电学性能。在X射线辐照下,测试结果显示5种不同厚度荧光层组成的并联结构双重效应核电池的最大输出功率分别为57.26,77.03,116.31,132.85,150.86 nW,性能均优于四级辐致伏特效应核电池。利用蒙特卡罗粒子输运程序MCNP5,模拟计算了光子在四级双重效应核电池中的能量沉积,结果显示荧光层中沉积的能量很少,却显著提升了核电池的输出性能。研究表明:多级结构双重能量转化机制可有效提升核电池的电学性能,为提升核电池性能提供了一种新的研究思路。 展开更多
关键词 四级结构 辐致伏特效应 辐致光伏效应 双重效应 γ射线核电池
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基于一维TiO_2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究 被引量:2
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作者 王娜 马洋 +4 位作者 陈长松 陈江 伞海生 陈继革 成正东 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期220-226,共7页
介绍了一种采用宽禁带半导体二氧化钛纳米管阵列薄膜材料制备β伏特效应同位素电池的方法.通过对金属钛片的电化学阳极氧化制备了垂直定向、有序排列的二氧化钛纳米管阵列薄膜,研究了退火条件对二氧化钛纳米管阵列薄膜半导体光电性能的... 介绍了一种采用宽禁带半导体二氧化钛纳米管阵列薄膜材料制备β伏特效应同位素电池的方法.通过对金属钛片的电化学阳极氧化制备了垂直定向、有序排列的二氧化钛纳米管阵列薄膜,研究了退火条件对二氧化钛纳米管阵列薄膜半导体光电性能的影响.通过与镍-63辐射源的集成封装,形成三明治结构镍-63/二氧化钛纳米管阵列薄膜/钛片的β伏特同位素电池.实验结果表明,基于氩气氛围下450?C退火的黑色二氧化钛纳米管阵列薄膜具有高的氧空位缺陷浓度和宽的可见-紫外吸收光谱.在使用β辐射总能量为10 m Ci的镍-63辐射源时,同位素电池的开路电压为1.02 V,短路电流75.52 n A,最大有效转换效率为22.48%. 展开更多
关键词 二氧化钛纳米管阵列薄膜 电化学阳极氧化 同位素电池 β伏特效应
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GaN放射同位素电池性能研究 被引量:2
15
作者 陈宁 张家磊 +3 位作者 胡成 周涛 陈娟 左国平 《湖北电力》 2019年第4期14-18,共5页
核电池中换能材料的粒子输运对核电池的输出性能有重要的影响。利用MCNP软件,分析了辐射伏特效应核电池的性能。结果表明:电子在GaN中的最大射程为87μm;随着电子的入射角度增大,能量反射率越大,入射角度选取0°~25°;能量沉积... 核电池中换能材料的粒子输运对核电池的输出性能有重要的影响。利用MCNP软件,分析了辐射伏特效应核电池的性能。结果表明:电子在GaN中的最大射程为87μm;随着电子的入射角度增大,能量反射率越大,入射角度选取0°~25°;能量沉积的灵敏区不超过35μm;外电路的电学参数对应GaN中不同的掺杂浓度和内部电势。 展开更多
关键词 核电池 能量沉积 辐射伏特效应 反散射率 换能材料
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放射性同位素电池的研究进展 被引量:13
16
作者 周毅 张世旭 李公平 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期1831-1845,共15页
放射性同位素电池因其巨大的应用前景而受到学术界与工业界的广泛重视.本文简述了放射性同位素电池的历史背景、发展历程及现存的关键技术瓶颈;简单介绍了放射性同位素电池的基本原理与设计要求,讨论了目前国内外研究的不同换能方式同... 放射性同位素电池因其巨大的应用前景而受到学术界与工业界的广泛重视.本文简述了放射性同位素电池的历史背景、发展历程及现存的关键技术瓶颈;简单介绍了放射性同位素电池的基本原理与设计要求,讨论了目前国内外研究的不同换能方式同位素电池的技术方案,具体介绍了静态型热电式同位素电池、辐射伏特效应同位素电池、动态换能方式同位素电池、压电换能机制同位素电池的实验原理与研究进展;最后,对上述几种技术方案进行了分类总结与对比分析,并结合放射性同位素电池未来发展趋势、发展要求和用于放射性同位素电池燃料的同位素来源,展望了放射性同位素电池未来发展前景与潜在应用. 展开更多
关键词 放射性同位素电池 静态型热电式 辐射伏特效应 动态换能方式 压电换能机制
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影响磁性pn结自旋极化输运特性的因素
17
作者 何志刚 程兴华 +2 位作者 龚敏 蔡娟露 石瑞英 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期6521-6526,共6页
利用漂移扩散理论研究了磁性pn结中自旋的输运特性.探讨了外加电压、平衡自旋极化率、外加自旋注入和自旋寿命对磁性pn结电流密度和电阻的影响,讨论了磁性pn结自旋伏特效应与pn结宽度的关系.发现平衡自旋极化率使得不同自旋方向电子具... 利用漂移扩散理论研究了磁性pn结中自旋的输运特性.探讨了外加电压、平衡自旋极化率、外加自旋注入和自旋寿命对磁性pn结电流密度和电阻的影响,讨论了磁性pn结自旋伏特效应与pn结宽度的关系.发现平衡自旋极化率使得不同自旋方向电子具有不同的势垒高度从而能有效调制电流;而外加自旋注入则为磁性pn结提供了非平衡自旋极化电子从而达到对电流的调制作用,同时发现自旋伏特电流随准中性p区宽度减小而增大. 展开更多
关键词 磁性pn结 自旋极化率 自旋寿命 自旋伏特效应
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