Un team di ricercatori ha sviluppato un sistema ricevente simile a un pannello solare, che puo’ essere montato sui droni così da permetterne la ricarica tramite laser direttamente in volo. La ricerca e’ stata pubblicata sulla rivista Matter & Light e guidata dall’Università cinese dell’Aviazione Civile. “Immaginate un futuro in cui i droni che ispezionano le foreste, monitorano i disastri o consegnano pacchi non abbiano piu’ bisogno di atterrare frequentemente per sostituire le batterie”, afferma Jianhua Han, autore senior “Con l’aumento della durata delle missioni dei droni, la durata delle batterie e’ diventata uno dei maggiori ostacoli.” La tecnologia si basa su un dispositivo tandem a cella laser a perovskite-termoelettrico (PLC-TE), un tipo di cella solare ottimizzata per i laser anziche’ per la luce solare. Lo strato di perovskite converte l’energia laser in elettricità, mentre lo strato termoelettrico cattura l’energia che altrimenti andrebbe persa sotto forma di calore. Maggiore è la differenza di temperatura tra il lato piu’ caldo, esposto al laser, e l’altro lato, piu’ freddo, maggiore e’ la quantità di elettricità che lo strato termoelettrico puo’ generare. Ma i laser potenti riscaldano anche notevolmente il dispositivo, riducendone l’efficienza. “Quando abbiamo testato il dispositivo con un laser ad alta potenza, la termocamera ha rilevato temperature comprese tra 80 e 90 gradi Celsius”, afferma Han. “Si trattava di valori molto piu’ elevati di quanto ci aspettassimo, il che ci ha fatto capire che l’accumulo di calore rappresentava un problema ben piu’ serio di quanto avessimo immaginato”.
Per evitare che il dispositivo si surriscaldasse, i ricercatori hanno incorporato dei nanocristalli specializzati nel dispositivo tandem PLC-TE. I nanocristalli conducono male il calore e agiscono come una barriera termica, rallentando il flusso di calore e aiutando il dispositivo a mantenere le sue prestazioni durante un’esposizione prolungata al laser. Sotto l’azione di un laser verde, il sistema ha convertito il 38,49 per cento dell’energia in ingresso in elettricita’, un valore tra i piu’ alti mai registrati per questa classe di tecnologia operante in condizioni simili. A titolo di prova di fattibilita’, il team ha anche integrato il dispositivo sotto l’ala di un modello di drone stazionario, ricavando dei canali d’aria al suo interno. Puntando un laser verde sul dispositivo, e’ stato possibile alimentare con successo l’elica del modello. Inoltre, il flusso d’aria ha ulteriormente raffreddato il lato freddo dello strato termoelettrico, migliorando le prestazioni complessive del dispositivo. “Gli studi precedenti si sono concentrati principalmente sui materiali o sul dispositivo stesso”, afferma Han. “Noi volevamo pensare oltre il laboratorio, a come il sistema potesse effettivamente essere integrato in un aeromobile, raffreddato durante il funzionamento e reso compatibile con il volo. Non e’ solo un problema di Scienza dei materiali; è un problema di ingegneria”.
