Energia
Redação do Site Inovação Tecnológica – 20/08/2025
Estrutura e princpio de funcionamento da bateria radiofotovoltaica baseada em guias de onda concentradores de luz.
[Imagem: Tongxin Jiang et al. – 10.1038/s41377-025-01875-1]
Baterias radiofotovoltaicas
Engenheiros chineses apresentaram um novo prottipo que promete mudar o panorama das baterias nucleares: Uma bateria hbrida nuclear-fotovoltaica com uma vida til mnima de 50 anos.
A inovao foi possvel graas a um novo material cermico, dopado com o elemento crio, e guias de onda especiais contendo radioistopos de estrncio 90 (Sr-90) – o estrncio em si no radioativo, mas seu istopo 90 um subproduto da fisso nuclear, o processo usado nos reatores nucleares, sendo altamente radioativo.
O material principal um xido complexo de gadolnio, alumnio e glio, formando um cristal que ento dopado com crio (GAGG:Ce), criando um excelente detector de ftons. A energia radioativa do Sr-90 convertida em luz e concentrada nos guias de onda, sendo ento direcionada para as clulas fotovoltaicas semicondutoras, que geram eletricidade.
O prottipo de bateria radiofotovoltaica atingiu uma potncia mxima de sada de 48,9 microwatts (W) e uma eficincia de converso de energia sem precedentes de 2,96%, o que trs vezes mais do que a eficincia obtida at ento.
A equipe foi alm, usando essas clulas individuais para montar uma pilha, um prottipo integrando vrias clulas. Esse dispositivo multimdulo apresentou uma potncia mxima de sada de 3,17 miliwatt (mW), uma corrente de curto-circuito de 2,23 microampere (mA) e uma tenso de circuito aberto de 2,14 volt (V).
Fotos dos prottipos emissores de luz e da otimizao da emisso de luz pelos guias de ondas. Embaixo, as curvas de eficincia quntica das clulas fotovoltaicas, do prottipo de clula nica e do prottipo multimdulo.
[Imagem: Tongxin Jiang et al. – 10.1038/s41377-025-01875-1]
Futuro das baterias nucleares
O teste de durabilidade consistiu em submeter a bateria nuclear a uma irradiao com feixe de eltrons equivalente ao que ela receberia durante 50 anos em condies ambiente. Ao final, a bateria apresentou uma degradao de desempenho ptico de apenas 13,8%, confirmando a excepcional resistncia do dispositivo fotovoltaico radiao.
Estes resultados indicam que baterias radiofotovoltaicas baseadas em guias de onda concentradores de luz podem atingir potncia de sada utilizvel e excelente estabilidade a longo prazo, um avano substancial para as aplicaes das baterias nucleares.
“Embora a produo em larga escala de baterias nuclear-fotovoltaicas ainda seja limitada por desafios como a produo em massa e a a reduo de custos dos radioistopos Sr-90, os resultados desta pesquisa marcam um avano substancial na promoo de aplicaes das baterias nucleares,” escreveu a equipe.
Bibliografia:
Artigo: High-efficiency 90Sr radio-photovoltaic cells based on waveguide light concentration structure
Autores: Tongxin Jiang, Sijie Li, Wenlong Yao, Lu Han, Lei Zhang, Xue Li, Lifeng Zhang, Xian Tang, Xin Li, Haisheng San
Revista: Light: Science & Applications
Vol.: 14, Article number: 214
DOI: 10.1038/s41377-025-01875-1
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