Comparados con otras baterías resultan muy costosos, pero tienen una vida útil muy larga y una gran densidad de energía.
Por ello se usan generalmente en equipos que deben funcionar sin ser atendidos durante largos períodos de tiempo, como satélites y estaciones científicas automáticas en lugares remotos.
A lo largo de los años se han desarrollado muchos tipos y métodos.
Los principios científicos son bien conocidos, pero la moderna nanotecnología y los nuevos semiconductores de banda ancha han creado nuevos dispositivos, así como propiedades materiales interesantes que no estaban disponibles anteriormente.
Investigadores del Instituto Kurchatov de Moscú han propuesto una pila nuclear optoeléctrica.
Un emisor beta (como por ejemplo el tecnecio-99) estimularía un excímero, el cual genera luz que a su vez alimentaría una célula fotoeléctrica.
Se pueden producir mW de potencia en pulsos, en algunos casos varias veces por segundo (35 Hz).