放射性同位素热光伏系统主要由放射性同位素热源、辐射器、半导体光伏元件和散热部件组成。系统利用放射性同位素加热辐射器将热能转换为不同波长的光子利用光子与半导体换能元件的光电效应而产生电能是一种能量密度与转换效率高受环境影响小的分布式先进供能装置。
　　目前的放射性同位素热源主要使用238pU供能但238Pu的生产制备成本高经济性差。90Sr是235U的裂变产物之一大量的90Sr可以从核燃料后处理厂的铀和怀高放废液中分离得到。此外采用90Sr燃料不同于使用238pU会产生氮气导致热源内压问题也不同于238Pu具有极毒性90Sr产生的污染物治理也相对容易。我国238Pu生产技术不成熟生产成本较高采用放射性同位素90Sr作为系统燃料具有较大现实和经济意义。
　　本文简述了放射性同位素热光伏系统的换能原理以及90Sr燃料特点基于其原理以及燃料特点探讨了提供1000W热功率使用GaSb光伏换能元件的90Sr放射性同位素热光伏系统的设计问题主要研究内容如下:
　　(1)分析了一种表面微结构辐射器光谱发射性能的影响因素:讨论了其材料的选择后并以辐射器单个微腔为研究对象探讨了微腔的宽度壁厚以及高度对辐射器发射性能的影响并利用时域有限差分方法对讨论结果进行了计算与验证根据分析结果发现使用鸽材料时表面微结构微腔的宽度壁厚以及高度分别为0.8μm、0.1μm以及1.8μm时辐射器的发射率曲线与GaSb光伏换能元件量子效率匹配程度较好的辐射器结构。
　　(2)探讨了90Sr放射性同位素热源的燃料化合物形式选用铀与鸽材料对具有1000W热功率的90Sr燃料产生的韧致辐射进行了屏蔽并结合文中所获得结构的辐射器发射率对热源进行了传热结构研究最后联合实例中的GaSb半导体光伏元件的光电转换效率最终发现当热源的绝热材料厚度为5cm工作面积为70cm2时系统将获得最大的电功率输出。
　　以上结果可以为表面微结构辐射器以及采用90Sr燃料放射性同位素热光伏系统的进一步研发提供方法和理论参考。