Небольшая дальность полета - одно из главных препятствий для широкого применения мультикоптеров. Большинство из них способны продержаться в воздухе всего около 30 минут, что сильно ограничивает возможности их использования. Решением могут стать сверхтонкие солнечные батареи, разработанные учеными из Университета Иоганна Кеплера в Линце, Австрия.
Эти легкие и гибкие элементы изготовлены из перовскита - полупроводникового материала, толщина которого составляет менее 2,5 микрометра (примерно 1/20 толщины человеческого волоса). При этом их КПД (коэффициент полезного действия) по преобразованию солнечного света в электричество достигает 20,1%, а удельная мощность - 44 Вт/грамм.
Для демонстрации возможностей технологии ученые установили на небольшой коммерческий квадрокоптер CX10 (переименованный в Solar Hopper) кольцевую батарею из 24 элементов. Вес батареи составил всего 1/25 от общего веса дрона, а вес одного элемента в ней - лишь 1/400.
В ходе серии испытаний в помещении, под искусственным источником света, имитирующим солнечный, дрон неоднократно зависал на половинной мощности в течение 10 секунд, затем садился и заряжался в течение 30 минут. Он успешно выполнил шесть таких циклов "зарядка-полет-зарядка" подряд. Теоретически, при наличии солнечного света, их можно было бы повторять бесконечно.
В другом эксперименте Solar Hopper снова зависал на половинной мощности, но на этот раз до тех пор, пока его батарея не разрядилась полностью. Испытания проводились как с подключенной солнечной батареей, так и без нее. Обнаружилось, что при подключенной батарее время полета увеличилось примерно на 6%.
Хотя прирост времени полета пока невелик, технология изначально рассчитана не на подзарядку в воздухе, а на возможность подзаряжаться от солнца во время остановок. Ученые также отмечают, что увеличение эффективности самого дрона могло бы значительно повысить этот показатель.
Потенциал применения этих батарей выходит далеко за рамки дронов. По словам разработчиков, сверхтонкие и легкие солнечные элементы могут совершить революцию и в других сферах, таких как носимая электроника и Интернет вещей и аэрокосмическая отрасль. Такие батареи - ключ к следующему поколению автономных энергетических систем.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Energy.
