电源

摘要

公开了电源的各种实施例和形成这种电源的方法。电源可包括外壳、被设置在所述外壳内的衬底、以及被设置在所述衬底内并且适配成发射放射性粒子的放射性材料。所述电源可进一步包括被设置在所述衬底的外表面上的扩散阻挡层，以及被设置在所述外壳内的载体材料，其中所述载体材料包括氧化物材料。

权利要求

1.一种电源，包括：

外壳；

衬底，所述衬底被设置在所述外壳内；

放射性材料，所述放射性材料被设置在所述衬底内并且适配成发射放射性粒子；

扩散阻挡层，所述扩散阻挡层被设置在所述衬底的外表面上；以及载体材料，所述载体材料被设置在所述外壳内，其中所述载体材料包括氧化物材料。

2.如权利要求1所述的电源，其特征在于，所述外壳包括壳体和被连接到所述壳体的盖子。

3.如权利要求2所述的电源，其特征在于，所述壳体包括反射性材料并且所述盖子包括透明材料。

4.如权利要求2-3中任一项所述的电源，其特征在于，进一步包括被设置在所述壳体的内表面上的反射层。

5.如权利要求2-3中任一项所述的电源，其特征在于，所述壳体和所述盖子中的至少一者包括玻璃材料。

6.权利要求1-5中任一项所述的电源，其特征在于，所述放射性材料包括氚。

7.权利要求1-6中任一项所述的电源，其特征在于，进一步包括被设置成与所述外壳相邻或在所述外壳内的转换器。

8.一种电源，包括：

外壳，所述外壳包括壳体和盖子，所述盖子被连接到所述壳体使得所述外壳被气密地密封；

衬底，所述衬底被设置在所述外壳内；

放射性材料，所述放射性材料被设置在所述衬底内并且适配成发射放射性粒子；

载体材料，所述载体材料被设置在所述壳体内；

粒子转换材料，所述粒子转换材料被设置在所述壳体内，其中所述粒子转换材料适配成将由所述放射性材料发射的所述放射性粒子转换成光；以及光伏设备，所述光伏设备被设置成与所述外壳相邻，其中所述光伏设备将由所述粒子转换材料发射的入射在所述光伏设备的输入表面上的所述光的至少一部分转换成电能。

9.如权利要求8所述的电源，其特征在于，所述粒子转换材料包括磷光体。

10.如权利要求8-9中任一项所述的电源，其特征在于，所述壳体包括反射性材料并且所述盖子包括透明材料。

11.如权利要求8-10中任一项所述的电源，其特征在于，当所述放射性材料从所述衬底扩散并与所述载体材料反应时，所述放射性材料是液相的。

12.如权利要求8-11中任一项所述的电源，其特征在于，所述放射性材料包括氚，并且所述载体材料包括氧化物材料。

说明书

电源

相关申请的交叉引用

[0001] 本申请要求2016年12月7日提交的美国临时专利申请No.62/431,225和2017年2月8日提交的美国申请序列No.15/427,152的权益。

背景技术

[0002] 诸如辐射粒子功率转换器之类的电源可以将来自放射源的能量转换成电能，该放射源发射高能电子(例如，β粒子)。功率转换器可以通过收集由入射在功率转换器的半导体材料上的高能电子形成的电子-空穴对，来将高能电子的能量直接转换成电能，即电流。

[0003] 一种这样的直接电源包括发射辐射的放射性同位素和多个半导体衬底。多个半导体衬底中的每一个包括用于将辐射粒子转换成电能的结，例如，p-n结。该结收集在半导体材料内创建的由核辐射粒子与半导体材料之间的相互作用引起的电子-空穴对。具体地，当足够能量的辐射粒子入射到半导体材料上时，半导体材料中的电子被激发到半导体材料的导带中，从而产生电子-空穴对。在p-n结的n侧上形成的电子通常由于在耗尽区中创建的电场而被阻止穿过(cross)p-n结，而对应的空穴通过电场扫过(sweep across)p-n结。在p-n结的p侧上形成的电子通过电场扫过该结，而对应的空穴被电场阻止穿过该结。当半导体材料被连接到负载时，在该结的n侧上形成的电子从p侧经由阳极并通过被连接到功率转换器的电路扫过该结。流过电路的电子随后经由阴极流入p侧中，在p侧中它们可以与来自原始电子-空穴对的空穴重新结合。

[0004] 利用辐射粒子的其他类型的电源通过利用设置在辐射粒子源附近的磷光体(phosphor)层来间接地转换粒子。磷光体吸收辐射粒子的能量并发射可见或不可见的光，该可见或不可见的光被光伏设备吸收并转换成电。虽然这种间接电源最初可能比直接电源效率低，但是随着时间的推移，这种间接电源比直接电源中的至少一些具有更高的效率和更长的服务寿命。

发明内容

[0005] 一般而言，本公开提供了电源以及形成这种电源的方法的各种实施例。所述电源可包括外壳(enclosure)、被设置在所述外壳内的衬底、以及被设置在所述衬底内的放射性材料。电源还可以包括被设置在所述衬底的外表面上的扩散阻挡层，以及被设置在所述外壳内的载体材料。所述放射性材料可以适配成发射辐射粒子。在一个或多个实施例中，所述电源还可以包括辐射粒子转换器，所述辐射粒子转换器可以适配成将由所述放射性材料发射的一个或多个辐射粒子转换成电能。进一步地，在一个或多个实施例中，可以向所述衬底提供一个或多个输入，使得所述放射性材料中的至少一部分从所述衬底扩散并与所述载体材料反应以提供所述放射性粒子。

[0006] 在一个方面，本公开提供了一种电源，所述电源包括外壳、被设置在所述外壳内的衬底、以及被设置在所述衬底内并适配成发射放射性粒子的放射性材料。所述电源进一步包括被设置在所述衬底的外表面上的扩散阻挡层，以及被设置在所述外壳内的载体材料，其中所述载体材料包括氧化物材料。

[0007] 在另一方面，本公开提供了一种电源，所述电源包括外壳、衬底、以及放射性材料，其中所述外壳具有壳体和被连接到所述壳体使得所述外壳是气密密封的盖子，所述衬底被设置在所述外壳内，所述放射性材料被设置在所述衬底内并适配成发射放射性粒子。所述电源进一步包括：被设置在所述壳体内的载体材料；被设置在所述壳体内的粒子转换材料，其中所述粒子转换材料适配成将由所述放射性材料发射的所述放射性粒子转换成光；以及被设置成与所述外壳相邻的光伏设备。所述光伏设备将由所述粒子转换材料所发射的入射在所述光伏设备的输入表面上的所述光的至少一部分转换成电能。

[0008] 在另一方面，本公开提供了一种电源，所述电源包括外壳、衬底以及放射性材料，其中所述外壳具有壳体和被连接到所述壳体使得所述外壳是气密密封的盖子，所述衬底包括被设置在所述衬底的外表面上的扩散阻挡层，所述放射性材料被设置在所述衬底内并适配成发射放射性粒子。所述电源进一步包括被设置在壳体内的载体材料，以及被设置在所述壳体内的电荷载体分离器，使得由所述放射性材料发射的放射性粒子入射到电荷载体分离器。

[0009] 在另一方面，本公开提供了形成电源的方法。所述方法包括：在衬底上形成扩散阻挡层，在所述衬底内设置放射性材料，以及将所述衬底设置在壳体内。所述方法进一步包括：将载体材料设置在所述壳体内，其中所述载体材料包括氧化物材料；利用被连接所述壳体的盖子来对所述壳体进行密封以形成外壳；以及加热所述衬底，使得所述放射性材料从所述衬底扩散并与所述载体材料反应。

[0010] 本文中所提供的所有标题都是为了方便读者，而不应该用于限制标题之后的任何文本的含义，除非另有规定。

[0011] 术语“包括”及其变形在这些术语出现在说明书和权利要求书中时不具有限制意义。这种术语将被理解为暗示包含所述步骤或元件或一组步骤或元件，但不排除任何其它步骤或元件或一组步骤或元件。术语“由...组成”表示“包含有”，并且限于在短语“由......组成”之后的任何内容。因此，短语“由......组成”指示所列元素是必需的或强制性的，并且不存在其他元素。术语“基本上由......组成”表示包含在该短语之后列出的任何元素，并且限于不干扰或有助于本公开中针对所列元素指定的活动或作用的其他元素。因此，短语“基本上由......组成”指示所列元素是必需的或强制性的，但是其他元素是可选的并且可能存在或可能不存在，这取决于它们是否实质上影响所列元素的活动或作用。

[0012] 词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可能提供某些益处的本公开的实施例；然而，在相同或其他情况下，其它实施例也可以是优选的。进一步地，一个或多个优选实施例的列举并不意味着其他实施例没有用，并不旨在从本公开的范围中排除其他实施例。

[0013] 在本申请中，诸如“一(a/an)”和“该(the)”之类的术语并不旨在仅指单个实体，而是包括可以用于说明的具体示例的一般种类。术语“一(a/an)”和“该(the)”与术语“至少一个”可互换地使用。短语“…中的至少一个”和“包括…中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或更多个项目的任意组合中的任一者。

[0014] 短语“…中的至少一个”和“包括…中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或更多个项目的任意组合中的任一者。如本文中所使用的，术语“或”一般以其包括“和/或”的通常含义来使用，除非该内容另外明确地指出。术语“和/或”是指所列的元素中的一个或全部或所列的元素中的任何两个或更多个的组合。

[0015] 如本文中关于测量的量所使用的，术语“约”是指如由做出测量并运用与测量的目标以及所使用的测量设备的精度相称的关心的等级的本领域技术人员将预期的测量的量的变化。本文中，“多达”一数字(例如，多达50个)包括该数字(例如，50)。同样在本文中，通过端点对数值范围的记载包括归纳在该范围内的所有数字以及端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。

[0016] 本公开的这些和其它方面将从下面的详细描述中变得显而易见。然而，无论如何，上述发明内容不应被解释为对所要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求所限定，其可在审查期间进行修改。

附图说明

[0017] 贯穿说明书地参照附图，其中类似参考标记指定类似元件，并且在附图中：

[0018] 图1是电源的一个实施例的示意性横截面图。

[0019] 图2是形成衬底的一个实施例的流程图，该衬底包括被设置在其中的放射性材料以用于图1的电源。

[0020] 图3是形成电源的方法的一个实施例的流程图。

[0021] 图4是电源的另一实施例的示意性横截面图。

[0022] 图5是电源的另一实施例的示意性横截面图。

[0023] 图6是电源的另一实施例的示意性横截面图。

[0024] 图7是包括电源的植入式医疗设备的示意性横截面图。

具体实施方式

[0025] 一般而言，本公开提供了电源以及形成这种电源的方法的各种实施例。电源可包括外壳(enclosure)、被设置在所述外壳内的衬底、以及被设置在所述衬底内的放射性材料。电源还可以包括被设置在所述衬底的外表面上的扩散阻挡层，以及被设置在所述外壳内的载体材料。所述放射性材料可以适配成发射辐射粒子。在一个或多个实施例中，所述电源还可以包括辐射粒子转换器，所述辐射粒子转换器可以适配成将由所述放射性材料发射的一个或多个辐射粒子转换成电能。进一步地，在一个或多个实施例中，可以向所述衬底提供一个或多个输入，使得所述放射性材料中的至少一部分从所述衬底扩散并与所述载体材料反应以提供所述放射性粒子。

[0026] 利用诸如β粒子之类的放射性粒子(即，贝塔伏特(betavoltaic)电源)的电源包括衰变以提供放射性粒子的放射性材料。放射性材料通常以使得材料的存储密度最大化同时使由材料内的自吸收引起的损失最小化的方式被存储。

[0027] 例如，贝塔伏特电源依赖于β粒子，β粒子是从衰变的放射性材料发射的高能电子。虽然存在各种寿命和能量的许多β发射同位素，但具有相对低的质量(以最小化自吸收)的具有合理的半衰期和小于可能对电源中所使用的其他材料造成损害的电子能量(例如，
100keV或更低)的同位素可能是优选的。一种这样的同位素是氚(3H)，它是氢的同位素，并且具有3u的原子质量、约为12.3年的半衰期以及18.6keV的峰值能量。然而，氚是在正常操作温度和大气压下的气体，从而限制了其有用的功率密度。

[0028] 可以利用若干种方法来改善氚的密度，包括将该同位素存储在金属(诸如，钛)内，其中它被结合为氚化物。利用这种方法可以实现相对高的原子负载率，但是这种比率通常限于约1：1或更低以防止脆化。无论负载率如何，被结合在钛中的β粒子的平均自由程被限制为约190nm，其中最高能量的β粒子的最大范围约为1.5μm(在该点处，它们将在没有用于转换的剩余能量的情况下离开)。这限制了可以离开该材料并随后可以用于生成电子-空穴对的粒子的体积密度，这些电子-空穴对被收集(对于直接转换器)，或在被重新组合时发射光子(对于间接转换器)。

[0029] 已经探索了许多其他材料用于在氢动力车辆中存储氢同位素，但是它们都具有类似的限制，因为它们由较重的元素组成，从而限制了当与氚一起使用时可用于转换的可用β粒子。目前正在研究使用Mg，但它太限制平均自由程，尽管没有钛或其他类似元素那么多。

[0030] 已考虑用于氢存储的其他化合物包括水，其表现出某些所期望的属性。水针对每个氧原子包括两个氢原子，并且具有高的分解温度/能量需求和相对低的密度。使用氢(氚)或T2O(氧化氚)的放射性同位素的相同化合物允许约700nm的平均自由程，其中最大范围为5.5μm，这是钛的最大范围的3倍以上。

[0031] 从安全角度来看，T2O可能比结合金属的氚更优选。如果被摄取，则T2O具有约10天的生物半衰期，从而限制了暴露的总剂量。因为金属结合氚很可能保持在原地(in place)达长的时间；因此，同位素本身的半衰期是体内所接收的剂量的决定因素。

[0032] 然而，T2O不容易获得，因此需要合成使用。从可制造性的角度来看，可能优选在该过程中尽可能迟地合成T2O。在本公开的一个或多个实施例中，可以在气密密封的封装内原位(in situ)合成T2O。

[0033] 例如，在一个或多个实施例中，用于形成T2O的元素可以被分开地存储，并随后被原位释放。可以将第一元素氚存储在具有非常高的氚与存储材料比率的材料中，从而最小化存储材料本身的开销(overhead)。存储材料可以包含氚，直到当外部输入被提供导致其释放的时候。通常，该输入是温度的形式，但也可以采用其他输入，诸如，电流、真空等。一种这样的合适的存储材料是钯。然而，在环境大气条件下，裸钯将会在某个时间段内非常容易地将氚扩散出去。为了防止这种情况发生，可以在钯的表面上沉积例如钛的薄层(例如，具有10nm至50nm的厚度)以用作扩散阻挡层。在一个或多个实施例中，钛在暴露于环境条件之后自然形成薄的氧化物，这可有助于扩散阻挡层的功能。沉积通常通过溅射完成，但也可以使用其他方法，诸如，蒸发。在一个或多个实施例中，原子层沉积(ALD)可用于将诸如TiO2之类的扩散阻挡层沉积到存储材料上。其他材料和工艺也可用于形成合适的扩散阻挡层。

[0034] 可用于形成氧化氚的第二组分是氧。在一个或多个实施例中，被设置在衬底内的氚利用所提供的输入从衬底扩散并与氧反应，从而在大约等于、小于或大于从衬底释放氚所需的温度的温度处还原(reduce)氧源。合适的氧源包括氧化物，诸如，氧化钯(PdO)或氧化银(Ag2O)。这些材料通常为粉末形式(其可以被分散或沉积在电源的外壳的一体积内)，但也可以是其他形式，诸如，球团、块形(slug)等。在一个或多个实施例中，氧源可以是固体材料，其在具有高的表面积同时占据较小的体积的结构(泡沫，网状物等)中被氧化。氧源也可以被沉积在高的表面积结构上，并随后原位或作为沉积工艺的一部分被氧化。

[0035] 放射性材料和氧源可以被放置在壳体内，该壳体随后可以用盖子气密密封。在一个或多个实施例中，可以在低大气压、接近真空的环境中用盖子密封壳体。一旦被密封，电源就可以被加热到一温度，使得放射性材料从衬底扩散并与氧源反应，以形成放射性材料的液相，例如，氧化氚(T2O)。在一个或多个实施例中，可以使用对氧化氚密封但允许由放射性材料的衰变形成的任何衰变产物(例如，3He)逃逸的材料形成电源。例如，已知硼硅酸盐玻璃或类似材料允许氦扩散；然而，具有这些属性的任何材料(无论是固有的还是经设计制造的)都可以用于此目的。在一个或多个实施例中，外壳可以被设计制造成使得它将承受由于氦的产生而积聚的压力，和/或被设计制造成足够大以包含该材料。

[0036] 生成处于所期望的相中的放射性材料的其他方法包括通过一个或多个进入端口将气相放射性材料和氧源注入密封外壳中，从而再次原位创建氧化氚。在一个或多个实施例中，可离线生产氧化氚并将其用于成品形式的电源中。

[0037] 在一个或多个实施例中，包括衬底和氧源的电源可以利用将辐射粒子转换成电能的两个步骤的过程。例如，可以将由放射性材料释放的β能量转换成电磁辐射，例如光。随后可以使用例如光伏设备将电磁辐射转换成电能(例如，电流)。通常，可以将放射性材料设置在密封外壳内。可以将辐射粒子转换材料(例如，磷光体)设置在外壳内。粒子转换材料可以被由放射性材料所发射的辐射粒子激发。在一个或多个实施例中，外壳可以对由粒子转换材料所发射的电磁能的一个或多个波长透明。这种能量可以入射在光伏设备的输入表面上，其中该设备可以适配成将由粒子转换材料所发射的电磁辐射转换成电能。该设备可以使用任何合适的技术或技术的组合来将电磁辐射转换成电能。

[0038] 在一个或多个实施例中，电源可以利用单个步骤的直接转换，其中源包括半导体结。由辐射材料发射的辐射粒子入射在半导体结上。这些辐射粒子对半导体结的影响可以创建电子-空穴对，随后可以使用任何合适的一种或多种技术来收集电子-空穴对。

[0039] 本文描述的电源的一个或多个实施例的一个优点是辐射粒子到电磁辐射的转换可以提供高转换效率。本文描述的一个或多个实施例的另一优点是电源可以允许在低成本下的高的体积转换效率。进一步地，本文描述的电源的一个或多个实施例可以具有等于或大于当前可用的电池的寿命。

[0040] 本文描述的电源的各种实施例可以与任何合适的设备或系统一起使用。例如，在一个或多个实施例中，本文描述的电源中的一个或多个可以与任何合适的植入式医疗设备一起使用，所述任何合适的植入式医疗设备例如，心电图(ECG)监测器、传感器(诸如，葡萄糖、压力)、植入式脉冲发生器(IPG)(例如，起搏器)、植入式心脏复律除颤器(ICD)等。进一步地，例如，所描述的电源中的一个或多个可以与人体外部的电子设备(例如，EKG传感器、ECG传感器、氧传感器、葡萄糖传感器、助听器等)一起使用。

[0041] 图1是电源10的一个实施例的示意性横截面图。电源10包括外壳12和被设置在外壳内的衬底20。电源10还包括被设置在衬底20内的放射性材料30，以及被设置在衬底的外表面22上的扩散阻挡层40。进一步地，电源10包括被设置在外壳12内的载体材料50。在一个或多个实施例中，电源10还可包括转换器60。转换器60可以被设置在外壳12内，形成外壳的一部分，或者如本文进一步描述的被设置成与外壳相邻。转换器60可以适配成将由粒子转换材料发射的放射性粒子或辐射转换成电能，例如，电流。例如，在一个或多个实施例中，转换器60可包括光伏设备(例如，图4的光伏设备260)，该光伏设备在由放射性材料30所发射的放射性粒子入射到粒子转换材料上时对由被设置在外壳12内的粒子转换材料(例如，图4的粒子转换材料270)发射的电磁辐射进行转换。进一步地，在一个或多个实施例中，转换器60可包括电荷载体分离器(例如，图5的电荷载体分离器360)，该电荷载体分离器将由放射性材料(例如，图5的放射性材料330)所发射的撞击(impact)电荷载体分离器的放射性粒子转换成电能，如本文中进一步描述的。

[0042] 外壳12包括壳体14和被连接到壳体的盖子16。壳体14和盖子16可包括任何合适的材料或材料的组合。例如，壳体14和盖子16中的至少一个可包括以下各项中的至少一项：玻璃(例如，硼硅酸盐玻璃(BSG)、可光成像玻璃(例如， 或 )、钠钙玻璃)、陶瓷、蓝宝石、硅、氮化镓(GaN)和其他半导体材料(砷化铟镓、砷化镓)、金属(例如，钛、不锈钢、铜、钯、银)等。在一个或多个实施例中，壳体14和盖子16中的至少一个可包括对电磁辐射的一个或多个波长透明的一种或多种材料，如本文进一步描述的。例如，壳体14可包括反射性材料或透明材料。进一步地，在一个或多个实施例中，盖子16可包括反射性材料或透明材料。壳体14和盖子16可包括相同的一种或多种材料。在一个或多个实施例中，壳体14包括与用于形成盖子16的材料不同的材料。

[0043] 外壳12可以采取任何合适的形状或形状的组合，并且可以包括任何合适的尺寸。进一步地，可以使用任何合适的技术或技术的组合来将盖子16连接到壳体14，该技术例如，焊接、粘附、机械紧固、焊接、诸如热声键合或阳极键合之类的晶片键合等。在一个或多个实施例中，使用任何合适的一个或多个技术将盖子16气密地密封到壳体14。例如，如在例如题为“动力学限制的纳米级扩散键合结构和方法(KINETICALLY LIMITED NANO-SCALE 
DIFFUSION BOND STRUCTURES AND METHODS)”的共同拥有的美国专利申请No.62/096,706(美敦力参考No.C00008775.USP1)中所描述的，可以通过在盖子和壳体之间形成激光键合来将盖子16气密地密封到壳体14。

[0044] 可以将其中设置有放射性材料30的衬底20、扩散阻挡层40和载体材料50设置在壳体14内，可以利用被连接到壳体的盖子16来气密密封壳体14。在一个或多个实施例中，在将盖子16连接到壳体14之前可以在外壳12内创建真空，使得在外壳12内存在近真空环境。

[0045] 在一个或多个实施例中，可以利用对例如氧化氚密封但允许放射性材料30的衰变的产物(例如3He(氦))逃逸的材料来构造电源10。例如，壳体14和盖子16中的至少一个可包括硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃或已知允许氦扩散穿过其中的类似材料。在一个或多个实施例中，壳体14和盖子16中的至少一个可以被设计成使得电源10可以忍受由于衰变产物的产生而积聚的压力，例如，壳体14可以包括足够大到包含衰变产物的容积。这些机构可以消除或减少在外壳12内的积聚的压力，或者减少增加外壳的容积以包含在放射性衰变期间产生的气态物质的需要。

[0046] 尽管未在图1中示出，但是外壳12可包括被设置成穿过壳体14和盖子16中的一个或两个的一个或多个开口，这些开口可提供到壳体的内部的入口。例如，在一个或多个实施例中，一个或多个馈通件可以形成在壳体14和盖子16中的一个或两个中，该一个或多个馈通件可以提供被设置在外壳内的设备或部件与设置在外壳的外部的设备或部件之间的电连接。进一步地，在一个或多个实施例中，一个或多个端口可以被形成在外壳12中，以提供到外壳的内部的流体入口，以用于提供例如气体或流体进入或外出。

[0047] 设置在外壳12内的是衬底20。衬底20可包括任何合适的材料或材料的组合。在一个或多个实施例中，可以选择衬底20的材料，使得衬底可以包含放射性材料30，直到当一个或多个输入可被提供以导致放射性材料的至少一部分从衬底释放或扩散的时候。用于衬底20的合适材料包括例如钯、铀或其中放射性材料被间隙地(interstitially)存储或使用弱原子键合的其他材料。在一个或多个实施例中，衬底20是金属衬底。

[0048] 进一步地，衬底20可以采取任何合适的形状或形状组合并且具有任何合适的尺寸。在一个或多个实施例中，衬底20可以形成壳体14和盖子16中的至少一个的一个或多个部分。尽管被描绘为包括单个衬底20，但是电源10可包括任何合适数量的衬底。

[0049] 电源10还包括放射性材料30。放射性材料30可以是发射一个或多个辐射粒子的任何合适的材料。例如，在一个或多个实施例中，放射性材料30可包括放射性同位素氚(3H)。进一步地，放射性材料30可以是任何合适的形式，例如，气体、液体、固体、被分散成液相/固相的粉末等。放射性材料30可以发射任何合适类型的粒子，例如α、β、γ、X射线等。

[0050] 放射性材料30也可以以一种形式(诸如，气相)被引入，并随后在其与载体材料50反应时被原位转换成汽相、液相或固相。例如，氚可以以气相被引入，其中衬底20是钛或钯。氚被吸收到衬底20中并被转换成固相，或者作为溶解在固体中的气体(如果没有发生化学键合的话)，可能允许高得多的每体积氚浓度。在一个或多个实施例中，可以将气态氚引入到衬底20中，使得氚以固相存储，并且可以向衬底提供诸如温度升高之类的输入，使得氚的至少一部分从衬底扩散或气体排出。氚的气相可以入射到载体材料50上并还原载体材料，使得形成氚(氧化氚)的液相或汽相。放射性材料30的这种液相或汽相可以具有比氚的气相或固相更高的每体积氚密度。

[0051] 可以使用任何合适的技术或技术的组合将放射性材料30设置在衬底20内。例如，图2是形成衬底30的方法的一个实施例100的流程图。尽管参考图1的电源10的衬底30进行了描述，但是方法100可用于形成包括设置在其中的放射性材料的任何合适的衬底。在102处，使用任何合适的一种或多种技术(例如，溅射)将扩散阻挡层40设置在衬底20的外表面22上。在104处将衬底20暴露于放射性材料30的气相，例如，氚气。例如，衬底20可以被放置在沉积腔室中，并且源气体可以被设置在该腔室内。在106处，可以增加衬底20的温度和沉积腔室内的压力中的至少一项，使得源气体可以穿透扩散阻挡层40和衬底30。在一个或多个实施例中，源气体的温度可以是至少约100℃。在一个或多个实施例中，源气体可以不大于约500℃。进一步地，在一个或多个实施方案中，源气体可以处于至少约10mBar的压力下。
在一个或多个实施例中，源气体可以处于不大于约10Bar的压力下。放射性材料30以固相或作为被包含在固体内的气体被存储在衬底20内，直到一个或多个输入被提供给衬底使得放射性材料中的至少一部分从衬底扩散。

[0052] 电源10还包括被设置在衬底20的外表面22上的扩散阻挡层40。在一个或多个实施例中，扩散阻挡层40可以防止被设置在衬底20内的放射性材料30中的至少一部分从衬底扩散出去，直到选定的输入被提供给衬底。扩散阻挡层40可包括任何合适的一种或多种材料，例如，钛、二氧化钛(TiO2)、锆、二氧化锆(ZrO2)、镁、氧化镁(MgO)等。扩散阻挡层40可包括任何合适数量的层，例如，一层、两层、三层或更多层。扩散阻挡层40的每一层可包括相同的材料。在一个或多个实施例中，扩散阻挡层40的一层可包括与扩散阻挡层的一个或多个附加层的一种或多种材料不同的一种或多种材料。

[0053] 进一步地，扩散阻挡层40可以被设置在衬底20的外表面22的任何合适的一个或多个部分上。在一个或多个实施例中，扩散阻挡层40被设置在衬底20的整个外表面22上。可以使用任何合适的技术或技术的组合来设置扩散阻挡层40，该技术例如溅射、蒸发、ALD、电子束蒸发、电镀。在一个或多个实施例中，扩散阻挡层40可以与衬底20的外表面22接触。在一个或多个实施例中，一个或多个附加层(例如，粘附剂或键合层)可以被设置在扩散阻挡层40与外表面22之间。

[0054] 进一步地，扩散阻挡层40可具有任何合适的厚度。在一个或多个实施例中，扩散阻挡层40具有至少约10nm的平均厚度。在一个或多个实施例中，扩散阻挡层40具有不大于约50nm的平均厚度。

[0055] 如本文所述，电源10还包括载体材料50。在一个或多个实施例中，可以使用任何合适的机制来利用载体材料50将放射性材料30的相从固相或作为被包含在固体内的气体改变为液相、汽相或固相。例如，在一个或多个实施例中，放射性材料30可以是固相的氚或作为被包含在被存储在衬底20内的固体内的气体的氚，并且载体材料50可以包括氧化物材料，诸如，氧化钯(PdO)。可以加热衬底20，使得氚从衬底扩散并还原氧化钯，从而生成钯和氧化氚。

[0056] 载体材料50可包括任何合适的一种或多种材料，以为放射性材料30提供氧源，例如，氧化钯、氧化银、氧化汞或它们的组合。在一个或多个实施例中，可以将载体材料50选择成使得它在大约等于、小于或高于从衬底释放放射性材料所需的温度的温度处容易地还原从衬底20扩散的放射性材料30。

[0057] 载体材料50可以被设置在外壳12内的任何合适的位置中。在一个或多个实施例中，载体材料50可以被设置在衬底20上。例如，载体材料50可以被设置在扩散阻挡层40上。在一个或多个实施例中，载体材料50可以被设置在外壳12内，使得它与衬底20间隔开。

[0058] 载体材料50可以以任何合适的形式被提供。例如，在一个或多个实施例中，载体材料50可以是使用任何合适的一种或多种技术被设置在例如扩散阻挡层40上的一个或多个层。进一步地，在一个或多个实施例中，载体材料50可以是一个或多个粒子的形式，其使用任何合适的一种或多种技术被设置在外壳12内。例如，载体材料50可以被提供为粉末，其可以被分散或沉积在外壳12内。在一个或多个实施例中，载体材料50可以是被设置在外壳12内的球团或块形的形式。在一个或多个实施例中，载体材料50可以被提供为固体材料，其具有高的表面积和低的体积的结构，例如，泡沫，网状物等。

[0059] 在图1所示的实施例中，当放射性材料30保持被设置在衬底20内并通过扩散阻挡层40与载体材料50分离时，电源10可以被存储达任何合适的时间段。在期望的时间处，可以使用任何合适的一种或多种技术来激活电源10以在外壳12内提供放射性粒子。在一个或多个实施例中，可以使用任何合适的一种或多种技术将衬底20加热到选定的温度，使得放射性材料30可以从衬底20扩散并与载体材料50反应。在一个或多个实施例中，可以增加外壳12内的压力，使得放射性材料30从衬底20和扩散阻挡层40扩散。进一步地，在一个或多个实施例中，可以降低衬底20的温度和外壳12内的压力，使得放射性材料30从衬底和扩散阻挡层40扩散。

[0060] 包括被设置在其中的放射性材料30的衬底20可以与任何合适的一个或多个电源一起使用。如图1中所示的，衬底20可以被包括在电源10中在外壳12内。可以使用任何合适的一种或多种技术将这种衬底20设置在外壳内，并利用这种衬底20来产生放射性粒子。例如，图3是形成电源10的方法的一个实施例110的流程图。尽管参考图1的电源10进行了描述，但是方法110可用于提供任何合适的电源。在112处，包括放射性材料30和扩散阻挡层40的衬底20被设置在电源10的壳体14内。衬底20可被设置在壳体14内的任何合适位置中。在一个或多个实施例中，可以使用任何合适的一种或多种技术将衬底20连接到壳体的内表面15的一个或多个侧壁。在114处，使用任何合适的一种或多种技术将载体材料50设置在壳体
14内。例如，在一个或多个实施例中，载体材料50作为衬底20的扩散阻挡层40上的固体材料层被设置在壳体14内。

[0061] 在116处可以通过使用任何合适的一种或多种技术将盖子连接到壳体，来将壳体14与盖子16密封在一起。在将盖子16密封到壳体14之前，可以使用任何合适的一种或多种技术在壳体内创建真空。在118处，可以向衬底20提供输入(例如，可以使用任何合适的一种或多种技术来加热衬底20)，使得放射性材料30中的至少一部分从衬底和扩散阻挡层40扩散并与载体材料50反应，以形成适配成产生一个或多个放射性粒子的放射性材料的液相、汽相或固相。例如，在一个或多个实施例中，对衬底20的加热导致氚从衬底和扩散阻挡层40扩散并与氧化物载体材料50反应以在外壳12内形成氧化氚。

[0062] 返回图1，电源10包括放射性粒子转换器60。转换器60可包括任何合适的部件或系统，该任何合适的部件或系统适配成在此类材料中的至少一部分从衬底20和扩散阻挡层40扩散并与载体材料50反应之后对由放射性材料30所发射的一个或多个放射性粒子进行转换。例如，图4是电源200的另一实施例的示意性横截面图。与图1的电源10有关的所有设计考虑和可能性同样适用于图4的电源200。

[0063] 电源200包括外壳212，外壳212具有壳体214和被连接到壳体的盖子216。在一个或多个实施例中，盖子216被密封到壳体214。进一步地，在一个或多个实施例中，盖子216被气密地密封到壳体214。

[0064] 电源200还包括设置在外壳212内的衬底220。如关于图1的衬底20所描述的，衬底220可包括被设置在其中的放射性材料230。在一个或多个实施例中，电源200还可以包括被设置在衬底220上的扩散阻挡层240。

[0065] 电源200还可包括被设置在壳体214内的载体材料250。如本文所描述的，可以向衬底220提供一个或多个输入，使得被设置在衬底内的放射性材料230中的至少一部分从衬底和扩散阻挡层40扩散出去并与载体材料250反应，以提供放射性材料的液相、汽相或固相。在图4所示的实施例中，放射性材料230的一部分已从衬底220扩散并与载体材料250反应以形成放射性材料的液相232，该放射性材料的液相232至少部分地填充外壳212。

[0066] 还被设置在壳体214内的是粒子转换材料270。粒子转换材料270适配成将由液相放射性材料232(和固相或气相放射性材料230)所发射的放射性粒子转换成电磁辐射，例如光。粒子转换材料270可包括任何合适的材料或材料的组合，例如，以下各项中的一项或多项：磷、ZnS：:Ag、ZnS:Mn、ZnO:Zn、(Zn，Cd)S:Cu、Y2O3S:Eu、Y2O3:Eu，Y2O3:Er、YVO4:Eu、YVO4:Er。粒子转换材料可以具有沉积在其表面上的涂层，以钝化通过辐射粒子在粒子转换材料上的撞击能量而减少它们的传播的缺陷。可以使用ALD或其他合适的方法来实现钝化层的沉积。钝化层可以由氧化铝(Al2O2)、二氧化硅(SiO2)或具有钝化表面能力的其他合适材料组成。

[0067] 在一个或多个实施例中，粒子转换材料270可包括纳米晶体。如本文所使用的，术语“纳米晶体”是指基本上单晶的纳米结构。纳米晶体具有至少一个区域或特征尺寸，其尺寸小于约500nm，并且小至在小于约1nm的量级上。术语“纳米晶体”、“纳米点”、“点”和“量子点”容易被普通技术人员理解为表示相同的结构并且在本文中可被互换地使用。本公开还包括使用多晶或无定形纳米晶体。通常，特征尺寸的区域将沿着结构的最小轴。纳米晶体在材料属性上可以是基本上同质的，或者在一些实施例中，可以是异质的。

[0068] 可以使用任何合适的一种或多种技术来产生纳米晶体。用于本公开的纳米晶体还可包括任何合适的一种或多种材料，包括无机材料，并且更合适地是无机导体或半导体材料。合适的半导体材料可包括任何类型的半导体，包括II-VI族、III-V族、IV-VI族和IV族半导体。合适的半导体材料可包括但不限于Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(包括金刚石)、P、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs,GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si3N4、Ge3N4、Al2O3、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、Al2CO、以及它们的组合。

[0069] 在一个或多个实施例中，半导体纳米晶体可包括掺杂剂，诸如，p型掺杂剂或n型掺杂剂。可用于本公开的纳米晶体还可包括II-VI或III-V半导体。II-VI或III-V半导体纳米晶体的示例包括元素周期表中的来自II族的元素(诸如，Zn、Cd和Hg)与来自VI族的任何元素(诸如，S、Se、Te、Po)的任何组合；以及元素周期表中的来自III族元素的元素(诸如，B、Al、Ga、In和Tl)与来自V族的任何元素(如N、P、As、Sb和Bi)的任何组合。

[0070] 在一个或多个实施例中，纳米晶体可包括核心-壳层(core-shell)结构，通过将包含壳材料的有机金属前体添加到包含核纳米晶体的反应混合物中来获得该核心-壳层结构。在这种情况下，不是生长之后的成核(nucleation)事件，而是核心用作核(nuclei)，并且壳层从它们的表面生长。保持反应的温度低以有利于将壳层材料单体添加到核心表面，同时防止壳层材料的纳米晶体的独立成核。在反应混合物中存在表面活性剂以指导壳层材料的受控生长并确保溶解度。当两种材料之间存在低的晶格失配时，获得均匀且外延生长的壳层。

[0071] 用于制备核心-壳层纳米晶体的示例性材料可包括但不限于Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(包括金刚石)、P、Co、Au、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs,GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si3N4、Ge3N4、Al2O3、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、Al2CO、以及它们的组合。示例性核心-壳层发光纳米晶体包括但不限于(被表示为核心/壳层)，CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS、CdTe/ZnS、以及其他。

[0072] 可以将用于粒子转换材料270的材料选择成使得材料发射在任何所期望的波长处或在任何所期望的波长范围内的电磁辐射。例如，在一个或多个实施例中，粒子转换材料270适配成使得其发射可见光谱(即可见光)中的电磁辐射。在一个或多个实施例中，可以将粒子转换材料270选择成使得其发射UV、红外或近红外波长范围内的光。可以将粒子转换材料270选择成使得其发射单个波长、两个或更多个离散波长或一范围的波长(例如，190nm至
450nm、364nm至640nm或530nm至2000nm)的光。所使用的特定波长是对放射性粒子到电磁辐射的转换以及相关联的光伏设备的光到电的功率转换效率的优化。

[0073] 可以将粒子转换材料270设置在壳体214内的任何合适位置中。在一个或多个实施例中，可以将粒子转换材料270设置在壳体214的内表面215的一个或多个部分上。在一个或多个实施例中，可以将粒子转换材料270设置在盖子216的内表面219上。在一个或多个实施例中，可以将粒子转换材料270设置在液相放射性材料232内。

[0074] 电源200还包括光伏设备260。可以将光伏设备260设置在外壳212内或与外壳相邻的任何合适位置中。如本文所使用的，术语“与外壳相邻”是指将光伏设备相对于外壳212设置成使得由被设置在外壳内的粒子转换材料270发射的电磁辐射中的至少一部分入射在光伏设备的输入表面262上。在一个或多个实施例中，可以将光伏设备260的输入表面262设置在壳体214的外表面213上或盖子216的外表面217上。进一步地，在一个或多个实施例中，光伏设备260可以形成外壳212的至少一部分，例如，设备的输入表面262可以形成壳体214和盖子216中的至少一者的一部分或多个部分。

[0075] 光伏设备260可包括适配成将由粒子转换材料270发射的电磁辐射中的至少一部分转换成电能(例如，电流)的任何合适的设备。例如，光伏设备260可以包括光电二极管、pn结、p-i-n结或多层的多结光子转换器中的至少一种，它们包括Si、Ge、SiGe、GaN、GaAs、AlGaAs、InGaP、GaP、SiC等。光伏设备260可以适配成将由粒子转换材料270发射的任何合适波长或波长范围的电磁辐射转换成电能。进一步地，光伏设备260可以使用任何合适的技术或技术的组合被电连接到一个或多个电子设备，以向电子设备提供电能。

[0076] 在一个或多个实施例中，电源200可以向被电连接到电源的一个或多个电子设备提供电能。例如，在一个或多个实施例中，液相放射性材料232可以发射一个或多个放射性粒子，例如，β粒子。这些β粒子中的一个或多个可以入射到粒子转换材料270上，粒子转换材料270可以将这些β粒子中的一个或多个转换成电磁辐射，例如光。由粒子转换材料270发射的电磁辐射中的至少一部分可以入射在光伏设备260的输入表面262上。设备260可以将入射在输入表面262上的电磁辐射的至少一部分转换成电能。该电能随后可以被引导到被电连接到光伏设备260的一个或多个电子设备。

[0077] 电源200可以包括可以向源提供附加功能的一个或多个附加层280。例如，在一个或多个实施例中，附加层280可以包括被设置在外壳212内或外壳外部的一个或多个反射层，该一个或多个反射层可以将由粒子转换材料270发射的入射电磁辐射引导到光伏设备260的输入表面262。反射层可包括任何合适的材料或材料的组合，例如，金属、聚合物、金属氧化物、金属氮化物等。可使用任何合适的技术或技术的组合形成反射层。

[0078] 进一步地，附加层280可以包括可以防止电磁辐射(例如，光)反射回到外壳212的抗反射层。可以将抗反射层设置在外壳212内或外壳外部的任何合适位置中。抗反射层280可包括任何合适的材料或材料的组合，例如，金属氧化物、金属氮化物(例如，TiN、TiO2等)，以及它们的组合。进一步地，可以使用任何合适的技术或技术的组合来形成抗反射层，所述技术例如ALD、MOCVD、溅射、蒸发、电镀等。

[0079] 如本文所述，可利用任何合适的半导体结来直接地将放射性材料发射的一个或多个放射性粒子转换成电能。例如，图5是电源300的另一实施例的示意性横截面图。与图1的电源10有关的所有设计考虑和可能性同样适用于图5的电源300。

[0080] 电源300包括外壳312，外壳312具有壳体314和盖子316，该盖子被连接到该壳体使得外壳被气密密封。电源300还包括衬底320，衬底320包括被设置在该衬底的外表面322上的扩散阻挡层340。可以将放射性材料330设置在衬底320内。放射性材料330适配成发射放射性粒子334。电源300还可以包括被设置在壳体314内的任何合适的位置中的载体材料350。一个或多个输入可被提供给衬底320，使得被设置在其中的放射性材料中的至少一部分可以从衬底和扩散阻挡层340扩散并与载体材料350反应以提供放射性材料的液相、汽相或固相332。如图5中所示的，电源300包括液相放射性材料332。

[0081] 图1的电源10与图5的电源300之间的一个区别在于电源300包括被设置在壳体内的作为粒子转换器(例如，图1的粒子转换器60)的电荷载体分离器360。在一个或多个实施例中，将电荷载体分离器360设置在壳体312内，使得由液相放射性材料332发射的放射性粒子334入射在电荷载体分离器上。

[0082] 在一个或多个实施例中，被设置在衬底320内的放射性材料330可以是固相的或作为被包含在固体内的气体。如本文所述，放射性材料330中的至少一部分可以从衬底320和扩散阻挡层340扩散出去，并与被设置在壳体314内的载体材料350反应，以提供液相332的放射性材料。可以将液相放射性材料332设置在壳体314内的任何合适的位置中。在一个或多个实施例中，可以将液相放射性材料332设置在一个或多个阱362内，所述一个或多个阱362被设置在电荷载体分离器360中。

[0083] 电荷载体分离器360中的阱362可采取任何合适的形状或形状的组合并且具有任何合适的尺寸。在一个或多个实施例中，一个或多个阱362的宽度364可以不大于由液相放射性材料332发射的放射性粒子334的平均自由程的十倍。

[0084] 电荷载体分离器360可包括任何合适的电荷载体分离器并且被设置在任何合适的位置中。例如，如图5中所示的，电荷载体分离器360形成壳体314的至少一部分。在一个或多个实施例中，电荷载体分离器360形成整个壳体314，使得盖子被316连接到电荷载体分离器，以提供气密密封的外壳312。

[0085] 电荷载体分离器360可包括任何合适的一种或多种材料。在一个或多个实施例中，分离器360可包括氧化物。在一个或多个实施例中，电荷载体分离器360可包括纳米晶体，例如，本文所描述的与图4的电源200的粒子转换材料270有关的相同的纳米晶体。

[0086] 在一个或多个实施例中，电荷载体分离器360可包括其他类型的结构，例如，量子阱、PN结、PIN结、肖特基(schottky)结和钙钛矿结构。并且在一个或多个实施例中，电荷载体分离器360可包括两种或更多种类型的材料，例如，与纳米晶体结合的氧化物层、两种或更多种不同类型的纳米晶体、与纳米晶体结合的一个或多个量子阱等，如本文进一步描述的。

[0087] 如图5中所示的，电荷载体分离器360包括由p型材料368和n型材料370形成的pn结366。p型材料368可包括任何合适类型的本征p型半导体或经掺杂的半导体材料。半导体材料可包括但不限于Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(包括金刚石)、P、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs,GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si3N4、Ge3N4、Al2O3、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、Al2CO、以及它们的组合。

[0088] 进一步地，n型材料370可包括任何合适类型的一种或多种半导体材料，例如，本文所描述的与p型材料有关的相同材料。在本公开中使用的术语“n掺杂”或“n型”是指包括掺杂剂的半导体材料，该掺杂剂提供过量电子以充当负移动电荷载体或“n型”移动电荷载体。在一个示例中，n型掺杂剂可以将一个或多个价电子献给半导体材料。n型半导体材料也可以由本征n型材料制成。

[0089] 电荷载体分离器360还包括分别被电连接到p型材料368和n型材料370的第一和第二电极372、374。第一和第二电极372、374可以采取任何合适的一种或多种形状，并且包括任何合适的材料，例如，金属、导电聚合物、其他合适的电导体、或它们的组合。在一个或多个实施例中，第一和第二电极372、374可以使用任何合适的技术将电源300电耦合到其他设备。进一步地，取决于在其中利用电源300的应用，第一或第二电极372、374中的任一个可以是正的或负的。

[0090] 电源300可包括任何合适的一个或多个附加层。例如，尽管未示出，电荷载体分离器360还可以包括三维集电器，该三维集电器可以采取任何合适的一种或多种形状并且被设置在相对于PN结366的任何合适的位置中。这种三维集电器可包括纳米棒、纳米管、纳米线、纳米晶体结构、金属泡沫、石墨烯泡沫及它们的组合。在一个或多个实施例中，该集电器可以包括光刻图案化结构或其他有序结构，诸如，可以使用例如3D打印技术制造的那些结构。并且集电器的表面可以采取任何合适的一种或多种形状。通常，在一个或多个实施例中，对于任何给定体积，三维集电器可以使表面的表面积最大化。空穴导体层可包括任何合适的一种或多种材料。例如，在一个或多个实施例中，空穴导体层可包括任何合适的p型半导体材料。

[0091] 电源300还可以包括被设置在相对于PN结366的合适位置中的空穴导体层。在一个或多个实施例中，电源300可包括被设置在空穴导体层与第二电极之间的可选的对电极。可以将对电极电耦合到空穴导体层。在一个或多个实施例中，可以将对电极电耦合空穴导体层和第二电极374。在一个或多个实施例中，对电极可以与第二电极374接触。在一个或多个实施例中，可以通过导电粘合剂将对电极电耦合到第二电极374。进一步地，在一个或多个实施例中，可以通过导电粘合剂(未示出)将对电极电耦合到空穴导体层。并且在一个或多个实施例中，对电极可以用作第二电极，从而替换第二电极374。

[0092] 对电极可包括任何合适的一种或多种材料，例如，Au、Pt、石墨烯、金属材料、导电聚合物、半导体或它们的组合。

[0093] 电源300可包括任何合适的一个或多个层。例如，在一个或多个实施例中，电源300可包括一个或多个吸收层，以用于吸收由放射性材料330和液相放射性材料332发射的放射性粒子，以防止放射性粒子从电源释放。这样的一个或多个吸收层还可以吸收由放射性材料330、332发射的放射性粒子的减速产生的轫致辐射(x射线)。

[0094] 图6是电源400的另一实施例。与图5的电源300有关的所有设计考虑和可能性同样适用于图6的电源400。电源400与电源300之间的一个区别在于电源400的电荷载体分离器460包括形成一个或多个阱462的共形pn结466。如图6中所示的，p型材料468被设置在n型材料470上，使得阱由p型和n型材料两者形成。阱462可采取任何合适的形状或形状的组合。进一步地，电源400可包括任何合适数量的阱。电荷载体分离器460形成外壳412的壳体414。可以将盖子416连接到壳体414，使得外壳412被气密密封。

[0095] 本文描述的电源的各种实施例可用于向任何合适的电子设备或电路系统提供电能。例如，图7是植入式医疗设备设备500的一个实施例的示意性横截面图。植入式医疗设备500可包括被设置在设备的外壳504内的电源502。任何合适的电源或电源的组合可以被设置在外壳504内，例如图1的电源10。可以将电源502电连接到被设置在外壳504内的一个或多个电子设备506。一个或多个电子设备506可包括任何合适的设备、部件或电路系统，例如，ECG传感器、EKG传感器、葡萄糖传感器、化学传感器、生物标记传感器、功率/电压转换器(例如，升压或降压)、蓄能器(例如，用于存储用于诸如遥测或治疗之类的峰值功率需求的能量)、心电图(ECG)监测器、植入式脉冲发生器(IPG)(例如，起搏器)、植入式心脏复律除颤器(ICD)等。

[0096] 本文中引用的所有参考文献和出版物通过将它们的整体引用到本公开中而被明确地并入本文中，除了它们可能直接与本公开相矛盾的范围之外。讨论了本公开的说明性实施例，并已提及本公开范围内的可能变型。在不脱离本公开的范围的情况下，本公开中的这些和其它变型和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且应当理解的是，本公开不限于本文中所阐述的说明性实施例。因此，本公开仅受以下提供的权利要求书限制。