中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心在核能利用领域取得重要突破。研究团队成功开发出一种新型稀土钽酸盐选择性发射体材料，该材料可大幅提升同位素热光伏电池的能量转换效率，为深空探测、深海作业等极端环境下的能源供给提供更优解决方案。
这项研究针对同位素热光伏系统（RTPV）的关键部件——选择性发射体展开。作为核电池能量转换的核心组件，选择性发射体负责将热能转化为特定波段的辐射能，其性能直接影响整个系统的输出功率和使用寿命。目前国际主流方案主要采用光子晶体或稀土基陶瓷材料，但前者结构复杂，后者在高温稳定性方面存在局限。
研究团队创新性地采用重稀土元素铒（Er）作为基础，通过钽（Ta）和铌（Nb）的协同掺杂，开发出Er(Ta1-xNbx)O4系列材料。实验表明，该材料在关键工作波段（1.40-1.60μm）展现出优异的性能组合：发射率达到49%-93%，光谱效率提升至59.46%-62.12%，发射功率密度达153.5W/(m2·μm)。更重要的是，材料在1400℃高温环境下仍保持稳定性能，完全满足大功率同位素电池的严苛要求。
技术突破的关键在于材料设计的创新。通过铌元素的精准掺杂，研究人员成功调控了铒离子的局部晶体结构，增强了其f-f电子跃迁效率，从而显著提升了选择性发射性能。同时，这种掺杂策略还优化了材料的能带结构和氧空位浓度，有效抑制了非选择性辐射损失，实现了选择性与非选择性发射率的协同优化。
该成果已在《Journal of Advanced Ceramics》期刊发表。相比国际现有技术，新型稀土钽酸盐材料不仅性能更优，而且制备工艺相对简单，无需复杂的光子晶体结构设计，更具产业化应用潜力。
当前，随着我国深空探测计划的持续推进，火星探测、极地信标等国家重大工程对长效能源供给提出更高要求。传统
太阳能电池在深空环境中受光照条件限制，而同位素热光伏系统凭借其稳定、持久的特性，正成为千瓦级大功率供给的理想选择。
国际竞争态势显示，美国、俄罗斯、日本等国在RTPV技术领域处于领先地位。此次我国在
关键材料上的突破，标志着在该领域的技术追赶取得重要进展。研究团队表示，下一步将重点推进材料的工程化应用测试，加速技术转化进程。
从更广视角看，这项成果也展现了稀土元素在先进能源技术中的独特价值。作为战略性资源，稀土在
功能材料开发中具有不可替代的作用。通过精准调控稀土元素的电子结构和晶体环境，研究人员成功实现了材料性能的定向优化，这为其他能源材料的研发提供了重要参考。
在应用前景方面，除了太空探测领域，该技术还可应用于深海工作站、极地科考站等地面极端环境。随着材料性能的进一步提升和成本的持续优化，未来有望在民用领域拓展应用，如偏远地区通信基站、应急救灾设备等场景的自主供电系统。
该研究的成功也反映了我国在
新材料研发领域的系统创新能力。从基础研究到应用开发的全链条布局，正推动我国逐步从
稀土资源大国向稀土科技强国转变。随着更多原创性成果的涌现，我国在全球新材料技术竞争格局中的地位将进一步提升。
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