La Corée du Sud a présenté pour la première fois une batterie bêta à base de semi-conducteurs en carbure de silicium, et la batterie nucléaire au nickel-63 devrait fournir de l'énergie à long terme.

L'Institut de recherche en génie électrique coréen (KERI) a annoncé le 26 juillet qu'une équipe de recherche dirigée par M. Xu Jae-hwa, chercheur principal du centre de recherche sur les semi-conducteurs de prochaine génération, en collaboration avec l'équipe de Professeur Yoon Young-joon de Kyung Hee University, a réussi à fabriquer et à démontrer une pile β basée sur un semi-conducteur de carbure de silicium (SiC). L'appareil génère de l'électricité grâce aux rayons bêta émis par des isotopes radioactifs, sans nécessiter de charge ou de remplacement, et devrait fournir une alimentation électrique à long terme pour les capteurs dans des environnements extrêmes tels que l'espace, les profondeurs marines et les régions polaires, où il est difficile pour le personnel d'y accéder et où la lumière du soleil ne peut pas atteindre. Les résultats de la recherche ont été publiés le 29 mars dans le « International Journal of Energy Research ».

Le principe de fonctionnement d'une pile β consiste en l'absorption des rayons bêta émis lors de la désintégration d'un matériau radioactif par un semi-conducteur, et sa conversion en énergie électrique, ce qui est similaire à la façon dont les cellules solaires utilisent l'énergie lumineuse pour générer de l'électricité. L'équipe de chercheurs a utilisé du carbure de silicium comme matériau clé cette fois. Par rapport au matériau traditionnel en silicium, le carbure de silicium est plus résistant aux hautes températures et possède également une meilleure résistance aux radiations, ce qui le rend adapté à un fonctionnement dans des environnements complexes tels que des fortes radiations.

Lors d'une démonstration, les chercheurs ont utilisé du nickel-63, un isotope radioactif émettant des rayons bêta. Le nickel-63 a une demi-vie d'environ 100 ans, ce qui signifie qu'il est adapté aux alimentations micro-puissance à longue durée de vie car l'intensité du rayonnement diminue lentement. L'équipe a déclaré avoir acquis avec succès du nickel-63 conforme aux normes de sécurité et avoir établi la première installation dédiée aux mesures des piles β en Corée.

Les résultats mesurés ont montré qu'une pile β pouvait générer environ 160 microwatts par centimètre carré de surface effective. Cela représente une amélioration de plus de 60 000 fois par rapport aux résultats expérimentaux précédents rapportés en Corée. L'équipe de recherche a également utilisé l'électricité produite par la pile pour piloter un prototype d'éclairage à diode électroluminescente organique (DELO) basse consommation.

L'équipe a déclaré que dans des conditions idéales, telles qu'un revêtement uniforme, mince et sans fissures de matériel radioactif sur la surface du semi-conducteur, la puissance de génération pourrait être 4 200 fois supérieure à la sortie cible standard de batterie fabriquée en Corée. Compte tenu de la demi-vie du nickel-63, ce type de pile peut fournir une capacité d'utilisation sans maintenance de plus de 50 ans pour les appareils basse consommation, avec une échelle énergétique théoriquement capable de prendre en charge un fonctionnement de jusqu'à 100 ans.

Les chercheurs ont également développé une technologie d'optimisation de la conception utilisant l'intelligence artificielle, et le modèle établi peut prédire la puissance de sortie et la tension de la pile β avec une précision de 98 % à 99 %. Parallèlement, l'équipe a effectué des tests de durabilité simulant un environnement de rayonnement cosmique, évaluant les performances dans des conditions d'illumination directe par des protons de haute énergie de 15 MeV, afin de fournir une base de données pour les futures missions spatiales.

M. Xu Jae-hwa a déclaré que la pile β est une source d'alimentation à très longue durée de vie qui peut fournir une faible puissance pendant des décennies dans des régions difficiles d'accès. L'équipe de recherche prévoit que l'avenir pourrait améliorer davantage la puissance de sortie de la batterie en augmentant sa taille et en utilisant un processus d'intégration par empilement de plusieurs cellules.