«Предыдущие исследования были сосредоточены главным образом на материалах или на самом устройстве, — отметил Хань Цзяньху, научный сотрудник Университета гражданской авиации Китая. — Мы хотели выйти за рамки лабораторных условий и подумать о том, как эту систему можно реально интегрировать в конструкцию летательного аппарата, обеспечить ее охлаждение в процессе работы и сделать пригодной для эксплуатации в полете. Это не просто задача из области материаловедения — это инженерная задача».

Приемник, установленный на дроне, — это тандемное устройство из перовскитовой лазерной ячейки и термоэлектрического генератора (PLC-TE). Перовскит — материал с особой кристаллической решеткой, который может улавливать более широкий диапазон длин волн, чем кремний. В данном случае он настроен на поглощение зеленого лазерного света. Когда луч падает на приемник, перовскитовый слой вырабатывает электричество, а термоэлектрический элемент дополнительно преобразует избыточное тепло в энергию, повышая общий КПД.

Однако в ходе первых испытаний ученые обнаружили неприятный побочный эффект: мощный луч нагревал приемник до 80–90°C, что снижало эффективность устройства. В качестве меры противодействия решено было добавить нанокристаллы из сурьмянистого триселенида — полупроводникового материала, который действует как тепловой барьер, предотвращая чрезмерный нагрев. Для дополнительного охлаждения приемника они использовали поток воздуха от собственного пропеллера дрона. В итоге система не только не перегревается, но и работает эффективнее.

В лабораторных испытаниях приемник преобразовал 38,49% энергии лазерного луча в электричество. Для сравнения: рекордная эффективность тандемных фотоэлементов из перовскита и кремния, зафиксированная Министерством энергетики США, составляет 34%.

Исследователи видят три ключевые области применения беспроводной лазерной зарядки дронов: разведка, логистика и ликвидация последствий стихийных бедствий. Дрон, который может оставаться в воздухе дни или недели, способен непрерывно отслеживать лесные пожары, доставлять грузы в труднодоступные районы или вести наблюдение на огромных территориях. Однако до практического применения необходимо разработать систему точного наведения лазера на движущийся дрон в реальном времени, пишет Life Science.

Команда ученых из Германии приблизила технологию беспроводной передачи энергии к производительности проводных решений. Для стационарного оборудования эффективность составила 95%, для мобильных — 90%.