以金剛石爲材料，壽命長達100年的新型電池備受關注。其原理與光伏電池相似，利用放射性物質釋放的電子而非太陽光來發電。雖然實際使用時需要屏蔽輻射，但可以在人類無法觸及的場所作爲電流源使用，比如太空探測器和地下資源開採裝置等。
以長壽命爲特徵的金剛石電池（面積2毫米見方）。圖片由日本物質材料研究機構提供
「非常漂亮的晶體，發揮出了金剛石的潛力」，日本物質材料研究機構寬頻隙半導體研究團隊的小泉聰組長等人試製的新型電池很像人造金剛石，顏色近似於黃色。
金剛石不僅是寶石，還可以作爲工具或者半導體使用。研究團隊在金剛石基底層上張貼金剛石薄膜，製作了半導體元件「pn結二極體」，產生了電力。研究成果已在1月份舉行的線上研討會上發佈。
試製的電池被稱爲「貝塔伏特電池」，是利用放射性物質的「核電池」的一種。光伏電池透過向二極體照射光來發電，而貝塔伏特電池透過照射電子來發電。電子使用放射性物質釋放的 「β射線」，也即電子。
放射性物質的原子核不穩定，會釋放各種放射線並放射衰變。其中碳14和鎳的放射性同位素「鎳63」等會釋放β射線。
金剛石電池只要放射性物質釋放β射線就能發電。碳14的「半衰期」（濃度降至初始值一半時所用的時間）約爲5700年，鎳63約爲100年，所以可實施長壽命電池。
進入21世紀後，美國企業等利用碳化硅實施了貝塔伏特電池的實用化。金剛石雖然能量轉換效率高，但難以製作半導體。
日本物質材料研究機構從1990年代開始積累透過控制雜質等製作金剛石半導體的技術和經驗，最終實施了此次的電池。雖然目前尚處於元件水平，但材料階段的能量轉換效率達到了約28％，已經是接近理論極限的全球最高效率。此次是利用電子顯微鏡等使用的電子代替β射線，今後預定使用鎳63。
考慮到安全，實際使用時需要屏蔽輻射。不過β射線不同於γ射線等，只需用鋁等薄金屬板包裹即可屏蔽輻射。
貝塔伏特電池還有一個課題是輸出功率非常小，只有微瓦（1微瓦爲100萬分之1瓦）級。與陽光照射光伏電池相比，貝塔伏特電池單位面積的放射性物質釋放的電子量非常少。要想擴大用途，還需開發能提高輸出功率的技術。
其他國家也在積極推進金剛石電池的研究。英國核能管理局與英國布里斯托大學在2020年發佈了金剛石電池，採用核能電廠使用的石墨表面大量存在的碳14。雖然還不清楚詳細情況，但如果能製造出電池，壽命將長達數千年。這種電池還有一個優點，就是可以利用拆卸反應爐時產生的廢棄物石墨。據說目前正在考慮量產，前景備受關注。
核能電池還有利用放射性物質鈈釋放的熱量來發電的類型，已用於無法使用光伏電池的行星探測器。雖然電力比較大，但是鈈很難處理。而金剛石電池耐熱性優異，還有望實施簡單的結構。在高溫下也可以工作，除太空設備外，還能應用於礦產探勘等。
日文：竹内雅人，《日本經濟新聞》，2021年2月8日
中文：JST客觀日本編輯部
