中國科學院海西研究院廈門稀土材料研究中心在核能利用領域取得重要突破。研究團隊成功開發出一種新型稀土鉭酸鹽選擇性發射體材料，該材料可大幅提升同位素熱光伏電池的能量轉換效率，為深空探測、深海作業等極端環境下的能源供給提供更優解決方案。
這項研究針對同位素熱光伏系統（RTPV）的關鍵部件——選擇性發射體展開。作為核電池能量轉換的核心組件，選擇性發射體負責將熱能轉化為特定波段的輻射能，其性能直接影響整個系統的輸出功率和使用壽命。目前國際主流方案主要采用光子晶體或稀土基陶瓷材料，但前者結構復雜，后者在高溫穩定性方面存在局限。
研究團隊創新性地采用重稀土元素鉺（Er）作為基礎，通過鉭（Ta）和鈮（Nb）的協同摻雜，開發出Er(Ta1-xNbx)O4系列材料。實驗表明，該材料在關鍵工作波段（1.40-1.60μm）展現出優異的性能組合：發射率達到49%-93%，光譜效率提升至59.46%-62.12%，發射功率密度達153.5W/(m2·μm)。更重要的是，材料在1400℃高溫環境下仍保持穩定性能，完全滿足大功率同位素電池的嚴苛要求。
技術突破的關鍵在于材料設計的創新。通過鈮元素的精準摻雜，研究人員成功調控了鉺離子的局部晶體結構，增強了其f-f電子躍遷效率，從而顯著提升了選擇性發射性能。同時，這種摻雜策略還優化了材料的能帶結構和氧空位濃度，有效抑制了非選擇性輻射損失，實現了選擇性與非選擇性發射率的協同優化。
該成果已在《Journal of Advanced Ceramics》期刊發表。相比國際現有技術，新型稀土鉭酸鹽材料不僅性能更優，而且制備工藝相對簡單，無需復雜的光子晶體結構設計，更具產業化應用潛力。
當前，隨著我國深空探測計劃的持續推進，火星探測、極地信標等國家重大工程對長效能源供給提出更高要求。傳統
太陽能電池在深空環境中受光照條件限制，而同位素熱光伏系統憑借其穩定、持久的特性，正成為千瓦級大功率供給的理想選擇。
國際競爭態勢顯示，美國、俄羅斯、日本等國在RTPV技術領域處于領先地位。此次我國在
關鍵材料上的突破，標志著在該領域的技術追趕取得重要進展。研究團隊表示，下一步將重點推進材料的工程化應用測試，加速技術轉化進程。
從更廣視角看，這項成果也展現了稀土元素在先進能源技術中的獨特價值。作為戰略性資源，稀土在
功能材料開發中具有不可替代的作用。通過精準調控稀土元素的電子結構和晶體環境，研究人員成功實現了材料性能的定向優化，這為其他能源材料的研發提供了重要參考。
在應用前景方面，除了太空探測領域，該技術還可應用于深海工作站、極地科考站等地面極端環境。隨著材料性能的進一步提升和成本的持續優化，未來有望在民用領域拓展應用，如偏遠地區通信基站、應急救災設備等場景的自主供電系統。
該研究的成功也反映了我國在
新材料研發領域的系統創新能力。從基礎研究到應用開發的全鏈條布局，正推動我國逐步從
稀土資源大國向稀土科技強國轉變。隨著更多原創性成果的涌現，我國在全球新材料技術競爭格局中的地位將進一步提升。
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