現(xiàn)如今，無人機的應用越來越廣泛，然而我們卻很少見到無人機在空中飛行的場景，其中一個原因便是大多數(shù)無人機的續(xù)航能力有限。一般情況下，無人機的電池只能支持大約30分鐘的飛行時間，這意味著它們通常只能進行單程15分鐘的來回飛行，即從基地到目的地再返回。
這樣的續(xù)航能力限制給無人機的應用帶來了一定的困擾。一種替代方案是讓無人機根據(jù)需要停在指定路線上的充電站，但這些充電站仍需建造、供電和維護。此外，無人機還將被限制按照包含充電站的飛行路線飛行。
有朝一日，多旋翼無人機將不再需要返回充電站，而是可以在外出時為電池充電。這一創(chuàng)新得益于機載超薄太陽能電池的成功測試，該技術已經(jīng)應用在一架小型四旋翼無人機上。
傳統(tǒng)的無人機通常需要在飛行一段時間后返回充電站進行充電，這限制了它們在遠距離任務中的使用。然而，隨著新型太陽能電池的引入，這一問題很快將成為歷史。
這種輕質(zhì)柔性電池由科學家們創(chuàng)造，由一種被稱為鈣鈦礦的材料制成，厚度不到 2.5 微米，僅為人類頭發(fā)寬度的 1/20。重要的是，它們將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的效率高達 20.1%，而且每克輸出功率高達 44 瓦。在對該技術進行概念驗證測試時，科學家們將一個由 24 個電池組成的環(huán)形陣列安裝在市售的 CX10 微型四旋翼飛行器上，該飛行器被命名為"太陽能跳躍者"。該陣列僅占增強型飛機總重量的 1/25，而電池本身僅占 1/400。
在一系列室內(nèi)試驗中(在模擬陽光的人造光源下進行)，無人機反復在半油門狀態(tài)下懸停 10 秒鐘，然后降落并充電 30 分鐘。它成功地完成了六次這樣背靠背的"充電-飛行-充電"循環(huán)，可以想象，它可以無限期地進行這樣的循環(huán)。
在另一系列實驗中，太陽能跳躍器再次以半油門狀態(tài)懸停，但這次是讓它一直懸停到電池耗盡。這些測試同時在連接和不連接太陽能電池陣列的情況下進行。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，連接太陽能電池陣后，飛行時間延長了約 6%。這并不是一個很大的數(shù)字，但話又說回來，這項技術的目的更多是讓無人機在有陽光的地方停下來充電，而不是讓它們在飛行中充電。此外，科學家們還指出，如果無人機本身經(jīng)過改裝，能效更高，這個數(shù)字還會更大。在目前的版本中，如果關閉所有電氣功能，太陽能料斗需要 1 小時 35 分鐘才能通過太陽能電池從空載完全充滿電
當然，除了為無人機充電之外，這項技術還可以有其他用途。超薄、輕質(zhì)太陽能電池不僅在徹底改變航空航天業(yè)的能源生產(chǎn)方式方面具有巨大潛力，而且包括可穿戴電子設備和物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的廣泛應用也能從這項新技術中受益。重量輕、適應性強、效率高的光伏技術是開發(fā)下一代自給自足能源系統(tǒng)的關鍵。隨著技術的進一步發(fā)展，相信這項新技術將為我們帶來更多的便利和創(chuàng)新。
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