一种荧光核电池的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核物理、核能应用和微能源领域，具体涉及荧光核电池的制备方法。
【背景技术】
[0002]核电池，又称为同位素电池，是一种利用放射源衰变释放的载能粒子(如α、β粒子和γ射线)或者衰变产生的热能转换成所需电能的装置。因其长寿命、小尺寸、重量轻、环境适应能力强、工作温度范围宽和输出功率稳定等优势，在超低功率装置和自动控制系统等很多领域，尤其是一些更换和维修较为困难的恶劣环境下具备着极大的潜在利用价值。
[0003]1957 年，Elgin-Kidde 首次基于“Beta-Voltaic Effect，，现象(Rappaport，1953)利用147Pnu荧光粉和硅光电池组成同位素微电池，应用在电源供应方面。自此，人们便逐步揭开辐致光伏效应核电池的面纱。该类型核电池采用间接换能结构，利用放射源释放的衰变粒子激发荧光物质产生荧光，然后通过光伏材料的光电效应收集转换成电能。
[0004]2002 年，K.E.Bower 等人在 “Polymers, phosphors, and voltaics forrad1isotope microbatteries” 一书中提到一种福致光伏效应核电池的设计方案(BowerK E, Barbanel Y A, Shreter Y G, et al.Polymers, phosphors, and voltaics forrad1isotope microbatteries.Boca Raton (USA): CRC Press, 2002, 210-348)，即在涂有荧光物质管内填充气态氚。在上述方案中利用氚作为激发源，虽然气态氚源与荧光物质的有效接触面积较大，但也存在自吸收效应显著、原料较昂贵、器件不易制备和气体压强较难控制等因素限制。而且，对于目前辐致荧光核电池结构，特别是对于平板状叠层类型的装置，其自身存在的材料种类单一、放射源利用率低等问题也较突出。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种荧光核电池的制备方法，解决了荧光核电池中放射源利用率低等问题。
[0006]本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案:
一种荧光核电池的制备方法，包括如下步骤:
步骤1、在密封外壳内部设置一旋转支架，旋转支架的旋转轴过密封外壳的中心；
步骤2、将半导体光伏组件固定于密封外壳的内壁；
步骤3、将放射源通过旋转支架固定于密封外壳的中心；
步骤4、在半导体光伏组件与放射源之间设置荧光层；
步骤5、将荧光层对称固定于旋转支架上，且荧光层的荧光粉层相对设置，至少有一对荧光层的荧光粉层与放射源的放射面相对。
[0007]所述光伏半导体组件的受光面，即空气和组件的窗口层材料界面之间插入T12/Al2O3双层介质膜。
[0008]所述放射源为双面放射源或者块状、棒状体放射源。
[0009]所述荧光层通过如下方法制备，
步骤1、在硅酸钾溶液中加入荧光粉充分搅拌，再加入硝酸钡溶液，继续搅拌，然后将混合液引流至放有玻璃基底的玻璃器皿中，自然沉降；
步骤2、待玻璃基底上沉积荧光粉之后，将其取出并烘干，待其自然冷却至常温即可获得所需的荧光层。
[0010]步骤I中所述的硅酸钾溶液质量浓度为0.5-2% ;
所述的硝酸钡溶液质量浓度为0.1-0.5% ;
所述的硅酸钾溶液与硝酸钡溶液的容积比为10:1-20:1 ;
所述的自然沉降时间为l_5h;
步骤2中的烘干温度为200-300 °C，烘干时间为0.5h。
[0011]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
1、利用双面放射源和旋转支架固定荧光层的结构，可使电池结构紧凑，提高放射源利用率。
[0012]2、采用物理沉降法或者胶粘复合法制备荧光层，工艺相对简单，易于实现。
[0013]3、采用荧光层作为辐射能到电能的中间换能媒介，半导体不受放射性粒子的电离辐射，可以有效地消除光伏组件换能单元的辐照损伤，延长核电池的使用寿命。
[0014]4、采用多接面的光伏组件，可以有效增加光谱接受范围，提高荧光核电池的能量转换效率。
[0015]5、在米用不同发光材料的焚光层时，可拓宽福致焚光的发射波长，延长电池的使用寿命。
【具体实施方式】
[0016]下面对本发明的技术方案进行详细说明:
一种荧光核电池的制备方法，包括如下步骤:
步骤1、在密封外壳内部设置一旋转支架，旋转支架的旋转轴过密封外壳的中心；
步骤2、将半导体光伏组件固定于密封外壳的内壁；
步骤3、将放射源通过旋转支架固定于密封外壳的中心；
步骤4、在半导体光伏组件与放射源之间设置荧光层；
步骤5、将荧光层对称固定于旋转支架上，且荧光层的荧光粉层相对设置，至少有一对荧光层的荧光粉层与放射源的放射面相对。
[0017]所述光伏半导体组件的受光面，即空气和组件的窗口层材料界面之间插入T12/Al2O3双层介质膜。
[0018]所述放射源为双面放射源或者块状、棒状体放射源。
[0019]所述荧光层通过如下方法制备，
步骤1、在硅酸钾溶液中加入荧光粉充分搅拌，再加入硝酸钡溶液，继续搅拌，然后将混合液引流至放有玻璃基底的玻璃器皿中，自然沉降；
步骤2、待玻璃基底上沉积荧光粉之后，将其取出并烘干，待其自然冷却至常温即可获得所需的荧光层。
[0020]步骤I中所述的硅酸钾溶液质量浓度为0.5-2% ; 所述的硝酸钡溶液质量浓度为0.1-0.5% ;
所述的硅酸钾溶液与硝酸钡溶液的容积比为10:1-20:1 ;
所述的自然沉降时间为l_5h;
步骤2中的烘干温度为200-300 °C，烘干时间为0.5h。
[0021]实施例1
一种荧光核电池的制备方法，包括如下步骤:
步骤1、在密封外壳内部设置一旋转支架，旋转支架的旋转轴过密封外壳的中心；
步骤2、将半导体光伏组件固定于密封外壳的内壁；
步骤3、将放射源通过旋转支架固定于密封外壳的中心；
步骤4、在半导体光伏组件与放射源之间设置荧光层；<