以金刚石为材料，寿命长达100年的新型电池备受关注。其原理与光伏电池相似，利用放射性物质释放的电子而非太阳光来发电。虽然实际使用时需要屏蔽辐射，但可以在人类无法触及的场所作为电源使用，比如太空探测器和地下资源开采装置等。
以长寿命为特征的金刚石电池（面积2毫米见方）。图片由日本物质材料研究机构提供
“非常漂亮的晶体，发挥出了金刚石的潜力”，日本物质材料研究机构宽带隙半导体研究团队的小泉聪组长等人试制的新型电池很像人造金刚石，颜色近似于黄色。
金刚石不仅是宝石，还可以作为工具或者半导体使用。研究团队在金刚石基板上张贴金刚石薄膜，制作了半导体元件“pn结二极管”，产生了电力。研究成果已在1月份举行的在线研讨会上发布。
试制的电池被称为“贝塔伏特电池”，是利用放射性物质的“核电池”的一种。光伏电池通过向二极管照射光来发电，而贝塔伏特电池通过照射电子来发电。电子使用放射性物质释放的 “β射线”，也即电子。
放射性物质的原子核不稳定，会释放各种放射线并衰变。其中碳14和镍的放射性同位素“镍63”等会释放β射线。
金刚石电池只要放射性物质释放β射线就能发电。碳14的“半衰期”（浓度降至初始值一半时所用的时间）约为5700年，镍63约为100年，所以可实现长寿命电池。
进入21世纪后，美国企业等利用碳化硅实现了贝塔伏特电池的实用化。金刚石虽然能量转换效率高，但难以制作半导体。
日本物质材料研究机构从1990年代开始积累通过控制杂质等制作金刚石半导体的技术和经验，最终实现了此次的电池。虽然目前尚处于元件水平，但材料阶段的能量转换效率达到了约28％，已经是接近理论极限的全球最高效率。此次是利用电子显微镜等使用的电子代替β射线，今后预定使用镍63。
考虑到安全性，实际使用时需要屏蔽辐射。不过β射线不同于γ射线等，只需用铝等薄金属板包裹即可屏蔽辐射。
贝塔伏特电池还有一个课题是输出功率非常小，只有微瓦（1微瓦为100万分之1瓦）级。与阳光照射光伏电池相比，贝塔伏特电池单位面积的放射性物质释放的电子量非常少。要想扩大用途，还需开发能提高输出功率的技术。
其他国家也在积极推进金刚石电池的研究。英国原子能管理局与英国布里斯托大学在2020年发布了金刚石电池，采用核电站使用的石墨表面大量存在的碳14。虽然还不清楚详细情况，但如果能制造出电池，寿命将长达数千年。这种电池还有一个优点，就是可以利用拆除反应堆时产生的废弃物石墨。据说目前正在考虑量产，前景备受关注。
原子能电池还有利用放射性物质钚释放的热量来发电的类型，已用于无法使用光伏电池的行星探测器。虽然电力比较大，但是钚很难处理。而金刚石电池耐热性优异，还有望实现简单的结构。在高温下也可以工作，除太空设备外，还能应用于矿物勘探等。
日文：竹内雅人，《日本经济新闻》，2021年2月8日
中文：JST客观日本编辑部
