بررسی اثر نیمه رساناهای مختلف بر عملکرد باتری رادیوایزوتوپی

هدف از این پژوهش بررسی نظری عملکرد باتری بتاولتائیک با چشمه رادیوایزوتوپی c14 و نیمه‌رساناهای مختلف بر پایه اتصال p-n است. برای این منظور ابتدا ضخامت اشباع چشمه c14 و توزیع انرژی ذخیره شده ناشی از ذرات بتای گسیل شده در نیمه رساناهای مختلف شاملgaas ، gan ،sic و الماس با استفاده از کد مونت کارلوی mcnpx شبیه سازی و محاسبه شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، ضخامت بهینه چشمه c14، 30 میکرومتر تعیین گردید. سپس با به کارگیری روابط تحلیلی و الگوی عددی، ارتباط بین چگالی ناخالصی های اضافه شده به نیمه رساناها و پارامترهای عملکرد باتری هسته ای بتاولتائیک از جمله چگالی جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز و چگالی توان خروجی باتری ارزیابی شده است. نتایج نشان دادند که در بهترین حالت، با قرار دادن الماس به عنوان نیمه رسانا در چیدمان باتری و با وارد کردن ناخالصی با چگالی  و  توان خروجی باتری به میزان  9/68 افزایش می‌یابد.

evaluation of different semiconductors effect on radio-isotopic battery performance

this work aimed to theoretically investigate the operation of the beta voltaic battery with the 14c radio isotopic source and several semiconductors in the p-n junction structure. for this purpose, the saturated thickness of the 14c beta source and energy deposition distribution of beta particles emitted from this source is simulated and calculated in the various semiconductors including the gaas, gan, sic, and diamond using the monte carlo code of mcnpx. regarding the results obtained, the optimized 14c thickness was achieved by 30 micrometers. then, applying the analytical and numerical model, the relationships between the doping concentration, short circuit current density, open circuit voltage, and output power density were evaluated. the results showed that with   and    with the diamond as semiconductor, the output power density of designed battery was increased to 9.68 among the other considered semiconductors.