Китайские инженеры разработали беспилотник, которому не надо совершать посадку для подзарядки или смены аккумуляторов: в небе его может питать лазерный луч, для которого разработаны новые фотоприемники на основе перовскита. Исследование опубликовано в журнале Matter & Light.

Беспроводные технологии зарядки электроприборов давно нашли применение в мобильных телефонах, часах, наушниках и других бытовых устройствах. Ученые из Университета гражданской авиации Китая создали дрон, способный летать в воздухе, заряжаясь за счет направленного на него лазерного луча.

«Представьте будущее, в котором дроны, инспектирующие леса, следящие за зонами бедствий или осуществляющие доставку, больше не должны часто садиться, чтоб заменить батареи», — пояснил Хань Цзяньхуа.

В основе разработки лежит применение особого перовскитного элемента PLC-TE — типа солнечного, но оптимизированного для работы с лазером.

Перовскитный слой превращает в электричество энергию лазерного излучения, а термоэлектрический слой — энергию нагрева элемента. Чем больше разница между температурами этих двух слоев, тем больший ток дает второй из них.

Однако испытания показали, что при облучении аппарата лазером приемник нагревается до высоких температур, что может приводить к его деградации и снижению КПД элемента.

«Когда мы испытали дрон с мощным лазером, инфракрасная камера показала нагрев до температуры +80-90ºС. Это сильно выше, чем мы ожидали, и мы поняли, что накопление тепла — куда более серьезная проблема, чем мы могли представить», — пояснил Хань.

Чтобы с этим разобраться, ученые поместили в фотоэлемент нанокристаллы селенида сурьмы Sb2Se3. Они имеют низкую теплопроводность и выступают изолятором, препятствующим перетеканию тепла. Таким образом, при использовании лазера удалось получить общий коэффициент превращения излучения в электричество на уровне 38,49% — почти рекорд для подобного рода элементов.

Для испытания технологии разработчики закрепили дрон и поместили его в аэродинамическую трубу, показав, что лазер эффективно заставляет двигатель вращаться, а создаваемый поток воздуха при этом охлаждает фотоприемник. Чтобы улучшить его охлаждение, инженеры создали специальные каналы в плоскости крыла.

Пока прототип не поднимался в воздух: его полеты предусмотрены на будущих этапах исследования, в ходе которых ученые намерены решить проблему точного наведения лазера на движущийся дрон.