Etliche Branchen setzen auf Drohnen, beispielsweise um Gleisanlagen oder Windräder zu inspizieren, Brandherde oder Rehkitze aufzuspüren oder um Gelände zu kartografieren. Doch Einsätze kommen heute schnell an ihre Grenzen, denn die meisten Drohnen können kaum länger als 45 Minuten in der Luft bleiben. Dann müssen ihre Batterien neu geladen werden. Forschende der Civil Aviation University in China wollen das ändern. Sie haben eine Technologie entwickelt, die fliegende Drohnen vom Boden aus mit Energie versorgen soll – per Laser. Ihre Ergebnisse stellen sie im Journal Matter & Light vor.

Die entscheidende Idee des Teams ist eine Solarzelle auf der Unterseite des Fluggeräts. Die speziell angepasste Perowskit-Zelle ist darauf optimiert, statt Sonnenlicht die Energie eines Laserstrahls in Elektrizität umzuwandeln. Die Zelle besteht aus zwei Schichten: der eigentlichen Perowskit-Schicht, die das Licht direkt in Strom umwandelt, sowie einer thermoelektrischen Schicht. Sie gewinnt Energie über den Temperaturgradienten zwischen der dem Laser zugewandten und der abgewandten Seite. Zwar erzeugt diese Schicht mehr Strom, je höher der Temperaturunterschied ist. Der von den Forschenden eingesetzte Laser erhitzte die Zelle allerdings auf Temperaturen von bis zu 90 Grad. Das kann sie wiederum schädigen.

Mithilfe spezieller Nanokristalle, die sie in die Zelle integrierten, schützten die Fachleute die Zelle aber vor der Hitze. Die Kristalle leiten Wärme schlecht und verlangsamen so den Wärmefluss in der Solarzelle. Dadurch hält sie einer längeren Bestrahlung durch den Laser stand.

Getestet hat das Team die Technologie bislang nur im Labor. Es installierte eine quadratische Solarzelle mit 1,2 Zentimeter Kantenlänge unter dem Flügel einer Drohne. In einem Windkanal bestrahlte es die Zelle mit grünem Laserlicht mit einer Wellenlänge von 530 Nanometern und einer Leistungsdichte von 1,2 Watt je Quadratzentimeter. Die Zelle kann laut den Forschenden fast 40 Prozent der Laserenergie in Strom umwandeln und damit einen Propeller antreiben. Es soll eine der höchsten Effizienzen sein, die für diese Art von Technologie unter ähnlichen Bedingungen berichtet wurde. Als Nächstes soll die Technologie an einer Drohne im Freien getestet werden.