Flexibla solpaneler möjliggör längre flygningar för autonoma drönare

Forskare vid Johannes Kepler-universitetet i Linz har tagit fram mycket tunna och lätta perovskitsolceller som kan ge energi till en liten drönare. Studien publicerades i Nature Energy 2024 och beskrevs av Securities.io 2025. Försöket visar solstödd, återkommande flygning med en liten fyrrotorsdrönare; det visar inte obegränsad räckvidd eller en kommersiell drönare som aldrig behöver laddas.

Varför är vikten avgörande?

Drönare behöver energi för motorer, styrning och sensorer. Större batterier ökar vikten och kan därmed äta upp vinsten i flygtid. Solceller kan ladda batteriet mellan flygningar, men deras egen vikt måste hållas låg. Marshelikoptern Ingenuity använde solenergi för att ladda batterier mellan uppdrag; den här studien gäller däremot ett separat test med en liten drönare på jorden.

Så byggdes solcellerna

Forskarna använde en så kallad kvasi-tvådimensionell perovskit och tillsatte alfa-metylbensylammoniumjodid i det ljusaktiva skiktet. Cellerna byggdes på en polymerfilm tunnare än 2,5 mikrometer med ett skyddande lager av aluminiumoxid. Konstruktionen saknar transparent ledande oxid och är utformad för att kombinera låg vikt, böjlighet och förbättrad stabilitet. Perovskitceller har fortfarande frågor om långvarig driftstabilitet som måste undersökas för praktisk användning.

Vad uppmättes?

Den bästa enskilda cellen nådde en specifik effekt på 44 watt per gram, medan medelvärdet var 41 watt per gram. Högsta verkningsgraden var 20,1 procent och medelvärdet 18,1 procent. Tomgångsspänningen uppmättes till 1,15 volt. Dessa värden gäller cellernas laboratoriemätningar och ska inte tolkas som drönarens kontinuerliga motoreffekt eller verkningsgrad i varje väder.

Ett modulprov bestod av 24 sammankopplade celler på vardera 1 cm². Modulen vägde ungefär en fyrahundradel av drönarens massa. Forskarna demonstrerade en kort flygning och cykler där batteriet laddades med solenergi, drönaren flög och batteriet laddades igen. Försöket visade alltså energiskörd mellan korta flygningar, inte oavbruten flygning dygnet runt.

Möjliga användningar och återstående hinder

Den höga effekten per vikt kan vara intressant för små drönare, bärbar elektronik och sensorer med begränsat utrymme. Den faktiska nyttan beror på solljus, väder, panelernas orientering, batteri, nyttolast och cellernas livslängd. Studien bevisar inte att tekniken redan fungerar för långvariga räddningsuppdrag, på Mars eller som ersättning för laddning i alla miljöer.

Sammanfattning

Det tunna perovskitmaterialet gav hög specifik effekt och gjorde det möjligt att visa solstödda laddnings- och flygcykler med en liten drönare. Nästa steg är att pröva hållbarhet och prestanda under mer varierande, verkliga driftförhållanden.