針對空間應(yīng)用低功耗微機(jī)電系統(tǒng)對長壽命電源的應(yīng)用需求,本文提出了鈣鈦礦量子點輻致光伏效應(yīng)同位素電池。重點對電池中材料制備表征、量子點輻致熒光機(jī)理、熒光光譜調(diào)控、電池輸出性能測試以及性能增益分析等方面開展了研究工作。主要研究內(nèi)容概括如下:1)探究了鈣鈦礦量子點輻致熒光機(jī)理。高溫?zé)嶙⑷敕ㄖ苽淞瞬话l(fā)射波長的鈣鈦礦量子點CsPbX₃（X=Cl、Br、I）,其發(fā)射光譜可覆蓋可見光波段400-750 nm。針對量子點薄膜制備工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),共混法制備量子點薄膜的厚度范圍為100-150μm。改進(jìn)工藝采用原位聚合法制備量子點薄膜,獲得更廣的薄膜厚度范圍（24-342μm）以及更優(yōu)異的光學(xué)透射率。針對以甲苯、正己烷為溶劑的CsPbBr₃量子點展開研究,量子點的平均粒徑分別為8.13 nm和9.63 nm。甲苯溶劑量子點在不同輻照環(huán)境下,X射線與量子點直接作用產(chǎn)生輻致熒光的比例占全部熒光18.1%以上。正己烷溶劑量子點的輻致熒光全部由量子點本身產(chǎn)生,且量子點對X射線通量具有顯著的線性響應(yīng)。2)利用量子點實現(xiàn)了傳統(tǒng)熒光材料的光譜調(diào)控。遴選量子點調(diào)控PPO的發(fā)射光... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

同位素電池類型輻射熱轉(zhuǎn)換的機(jī)理是將放射性同位素衰變產(chǎn)生的衰變熱通過不同熱能量轉(zhuǎn)換方式最終轉(zhuǎn)換

圖 1.2 溫差熱電同位素電池:（a）Seebeck 效應(yīng)原理示意圖，（b）首臺國產(chǎn)210Po 溫差熱電同位素電池，（c）美國 Curiosity 火星探測車搭載 MMRTG 電池以輻射粒子轉(zhuǎn)換為換能機(jī)理的同位素電池具有長周期服役壽命、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性、高工作穩(wěn)定性且無需反復(fù)維護(hù)，除此之外輻射粒子轉(zhuǎn)換同位素電池還具有可實現(xiàn)微型化的優(yōu)點，具有微型化特點的同位素電池可適用于空間應(yīng)用中的 MEMS 系統(tǒng)。根據(jù)其具體的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制機(jī)制又可細(xì)分為：直接換能和間接換能。直接換能機(jī)制中，對輻致伏特效應(yīng)同位素電池已被廣泛研究和應(yīng)用，例如：首枚氚輻致伏特效應(yīng)同位素電池由美國 City Labs 實驗室研制并報道，名為Nano-Tritium。Nano-Tritium 核電池采用了氫同位素衰變產(chǎn)生能量，面積 2 cm2提供 1.4 V 的能量輸出，面積 7 cm2可提供 5 V 的充電電壓，但電流較低，需要并聯(lián)多塊才能達(dá)到移動設(shè)備的充電需求，可提供 20 年的持續(xù)電力輸出，見圖 1.3（a）；俄羅斯 Bormashov 研究員等[32]設(shè)計了一種以63Ni 作為放射源，基于金剛石材料肖特基結(jié)的輻致伏特效應(yīng)核電池電池，實現(xiàn)接近 1 μW的輸出功率，其中每立方厘米的功率密度為 101 μW。由于63Ni 的半衰期為 100.1 年，每克同位素電池的功率約為 3300 Mw/h，這一指標(biāo)是化學(xué)電池的 9-10 倍，如圖 1.3（b）；美國密蘇里大學(xué)的 Wacharasindhu T 教授等[29-31]利用液態(tài) Se 半導(dǎo)體材料與液態(tài)35S 放射源混合，設(shè)計鋁箔電

以輻射粒子轉(zhuǎn)換為換能機(jī)理的同位素電池具有長周期服役壽命、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性、高工作穩(wěn)定性且無需反復(fù)維護(hù)，除此之外輻射粒子轉(zhuǎn)換同位素電池還具有可實現(xiàn)微型化的優(yōu)點，具有微型化特點的同位素電池可適用于空間應(yīng)用中的 MEMS 系統(tǒng)。根據(jù)其具體的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制機(jī)制又可細(xì)分為：直接換能和間接換能。直接換能機(jī)制中，對輻致伏特效應(yīng)同位素電池已被廣泛研究和應(yīng)用，例如：首枚氚輻致伏特效應(yīng)同位素電池由美國 City Labs 實驗室研制并報道，名為Nano-Tritium。Nano-Tritium 核電池采用了氫同位素衰變產(chǎn)生能量，面積 2 cm2提供 1.4 V 的能量輸出，面積 7 cm2可提供 5 V 的充電電壓，但電流較低，需要并聯(lián)多塊才能達(dá)到移動設(shè)備的充電需求，可提供 20 年的持續(xù)電力輸出，見圖 1.3（a）；俄羅斯 Bormashov 研究員等[32]設(shè)計了一種以63Ni 作為放射源，基于金剛石材料肖特基結(jié)的輻致伏特效應(yīng)核電池電池，實現(xiàn)接近 1 μW的輸出功率，其中每立方厘米的功率密度為 101 μW。由于63Ni 的半衰期為 100.1 年，每克同位素電池的功率約為 3300 Mw/h，這一指標(biāo)是化學(xué)電池的 9-10 倍，如圖 1.3（b）；美國密蘇里大學(xué)的 Wacharasindhu T 教授等[29-31]利用液態(tài) Se 半導(dǎo)體材料與液態(tài)35S 放射源混合，設(shè)計鋁箔電極同時形成肖特基結(jié)所制備的輻致伏特效應(yīng)同位素電池，如圖 1.3（c）。在輻射粒子轉(zhuǎn)換中還包括有輻致光伏效應(yīng)[33]、壓電懸臂梁[34, 35]、衰變耦合 LC 震蕩和磁約束電磁輻射等，在此不作詳細(xì)介紹。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3350275