imported>Schleckbrausefüllung: /* Wirkungsweise */ 147-Pm

2024-01-15T11:41:35Z

Wirkungsweise: 147-Pm

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'''Betavoltaik''' ist das Prinzip der Stromerzeugung durch Bestrahlung eines [[Halbleiter]]s mit schnellen [[Elektron]]en.

== Wirkungsweise ==
Die beim [[Radioaktivität|radioaktiven]] Zerfall freiwerdenden hochenergetischen Elektronen ([[Betastrahlung]]) erzeugen durch Stoßprozesse im [[p-n-Übergang]] eines Halbleiters zahlreiche sekundäre Ladungsträger, die dann wie bei der [[Photovoltaik]] durch das Feld der [[Raumladungszone]] gegen eine äußere Spannung getrennt werden, sodass elektrische Leistung entnommen werden kann.

Forschung und Versuche begannen in den 1960er Jahren. Als Problem dieser Technik wurde der geringe [[Wirkungsgrad]] angesehen. Weder die Suche nach neuen Materialien mit größeren [[Bandabstand]] und geringeren Strahlenschäden, noch die Vergrößerung der Halbleiteroberfläche durch Oberflächenstrukturierung (poröses Silizium) hat befriedigende Ergebnisse gebracht.<ref>B. Lanning, D. Martin: {{Webarchiv|url=http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA458808 |wayback=20130408130922 |text=''Survey of Current and Next Generation Space Power Technologies'' |archiv-bot=2022-10-10 21:54:07 InternetArchiveBot }}, AFRL-Report AFRL-VS-PS-TP-2006-1041, 2006, Zitat: ''In a habitat power study by NASA (50 kW), both alpha and beta voltaic (tritium in amorphous silicon and tritium-phosphor in Si converter) were effectively eliminated from the study as a result of poor mass scaling above the mW level.''</ref>

Die erste kommerzielle Anwendung der Betavoltaik war die 147[[Promethiumbatterie]] („{{lang|en|Betacel}}“),<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=3706893| Code=A| Titel=Nuclear Battery| A-Datum=1969-09-19| V-Datum=1972-12-19| Anmelder=Mc Donnell Douglas Corp| Erfinder=Larry C. Olsen, Stephen E. Seeman, Bobby I. Griffin and Charles J. Ambrose}}</ref> die unter anderem als Energiequelle zum Betrieb eines [[Herzschrittmacher]]aggregates verwandt wurde.<ref>{{Literatur |Autor=W. E. Matheson |Titel=The Betavoltaic Pacemaker Power Source |Sammelwerk=Engineering in Medicine: Volume 1: Advances in Pacemaker Technology |Verlag=Springer |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=1975 |ISBN=978-3-642-66187-7 |DOI=10.1007/978-3-642-66187-7_25 |Seiten=401–424}}</ref>

== Verwendete Radionuklide ==
Wünschenswert ist zum einen eine lange [[Halbwertszeit]], um lange gleichbleibende Leistung zu liefern, zum anderen können allzu energetische Betateilchen den Halbleiter beschädigen. Allzu niederenergetische Betateilchen liefern jedoch nicht genug Energie.<ref>{{Literatur |Autor=John W. Murphy, Lars F. Voss, Clint D. Frye, Qinghui Shao, Kareem Kazkaz, Mark A. Stoyer, Roger A. Henderson, Rebecca J. Nikolic |Titel=Design considerations for three-dimensional betavoltaics |Sammelwerk=AIP Advances |Band=9 |Nummer=6 |Datum=2019-06-01 |DOI=10.1063/1.5097775 |Seiten=065208}}</ref> Je nach Anwendung ist auch die Verfügbarkeit des Materials bzw. dessen Preis von Interesse. Während in der Weltraumtechnik die Kosten, das Material in den Orbit bzw. zu einem anderen Himmelskörper zu bringen, meist höher sind als die Kosten jedes denkbaren Materials, ist für irdische Materialien durchaus von Relevanz, ob das Material in [[Teilchenbeschleuniger]]n, durch [[Neutroneneinfang]] in eigens dafür gebauten Reaktoren oder durch simple chemische Extraktion aus den [[Spaltprodukt]]en in „abgebranntem“ Kernbrennstoff gewonnen werden kann. Häufig verwendet werden daher [[Tritium]], [[Strontium#Strontium-90|Strontium-90]] (ein in relativ großer Menge anfallendes Spaltprodukt) oder Nickel-63.<ref>{{Literatur |Autor=Mohammad Hossein Jahangiri, Hossein Tavakoli Anbaran, Zohreh Movahedian |Titel=Design and optimization of 90Sr–Si betavoltaic nuclear battery and its comparison with a direct charge nuclear battery based on 90Sr radioactive source |Sammelwerk=Materials Science in Semiconductor Processing |Band=128 |Datum=2021-06-15 |DOI=10.1016/j.mssp.2021.105743 |Seiten=105743}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Radionuklidbatterie]]
* [[Diamantenbatterie]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Radionuklidtechnik]]
[[Kategorie:Batterietechnik]]
[[Kategorie:Photovoltaik]]

Betavoltaik - Versionsgeschichte

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