Hafif, esnek ve verimli perovskit güneş hücreleri, dronların görevdeyken şarj olmasına olanak tanır ve bu da menzillerini sonsuza kadar uzatır. Pil teknolojisi belki de bugüne kadar olduğundan daha önemli değildir. Bu nedenle, bu alandaki teknolojik ilerlemeler acil olarak gereklidir. Giyilebilir elektronik cihazlar, elektrikli araçlar, insansız hava araçları ve birçok diğer teknoloji olgunlaştıkça, piller giderek kısıtlayıcı faktör haline gelmektedir. Daha hafif, daha güvenli ve daha enerji yoğun pil seçenekleri olmadan, birçok başka şekilde dönüştürücü teknoloji, gerçek dünya kullanımı için pratik olmaya devam edecektir.
Bu sorun, özellikle insansız hava araçları ve dronlar söz konusu olduğunda daha belirgindir. Uçuş, kaldırma üretme ve direnci yenme ihtiyacı nedeniyle doğal olarak enerji yoğundur. Elektrikle hareket eden dronlar, uçuşu sürdürmek için yeterli enerji sağlayabilen ancak aracın ağırlığını artırmaktan kaçınacak kadar hafif olan piller taşımak zorundadır. Bu, güç kapasitesi ile ağırlık arasında hassas bir denge oluşturur ve pil genellikle dronun en ağır bileşenlerinden biri olur.
Uygun pillerin geliştirilip geliştirilmeyeceği belirsiz olduğundan, bir dizi geçici önlem önerilmiştir. En yaygın çözümlerden biri, dronların ihtiyaç duydukları şekilde inebilecekleri ve kendilerini şarj edebilecekleri bir şarj istasyonları ağı oluşturmaktır, ardından görevlerine devam edebilirler. Ancak, bu tür altyapının kurulması çok pahalıdır ve araçların ağı içinde kalmasına neden olur.
Dış şarj ağlarına odaklanmak yerine, Avusturya’daki Johannes Kepler Üniversitesi Linz’deki bir ekip, dronların kendi şarj cihazlarını taşıması gerektiğine inanmaktadır. Yaklaşımları, dronların üzerine güneş panelleri monte etmeyi içerir; böylece piller düşük seviyeye indiğinde, bulundukları her yerde iniş yapabilirler ve görevlerine devam etmeden önce pillerini doldurabilirler. Bu önerilen çözüm, dronları havada tutma maliyetini düşürmenin yanı sıra, menzillerini sonsuza kadar uzatır.
Genellikle güneş panelleri, birkaç nedenle dronları şarj etmek için iyi bir seçenek olmaz. Bu nedenlerin başında, panellerin ağır olması ve aracın aerodinamisini olumsuz yönde etkileyecek kadar hacim eklemesidir – zaten eklenen ağırlık altında ilk etapta havalandıkları takdirde. Ancak bu durumda, araştırmacılar perovskit adı verilen bir malzemeden özel hafif ve esnek güneş hücreleri ürettiler. Sadece 2,5 mikrometre kalınlığındaki bu güneş filmleri, bir hava aracında rahatlıkla taşınabilir.
Bu perovskit tabanlı güneş hücreleri ayrıca ışığı elektriğe dönüştürmede mükemmel, etkileyici bir %20,1 verimliliğe sahiptir. Toplam güç çıkışı da oldukça iyidir, gram başına 44 watt.
Güç çıkışı, büyük ve ağır bir dronu makul bir sürede tekrar havaya kaldırmak için yeterli olmayabilir, ancak özel amaçlar için bu güneş hücreleri mükemmel bir çözüm olabilir. Araştırmacılar, 24 güneş hücresi dizisi takılmış bir CX10 minyatür quadcopter’ı yaklaşık 30 dakikada şarj edebileceklerini gösterdi. Bir dizi denemede, quadcopter’ın uçuşa geçtiği, ardından şarj olmak için iniş yaptığı ve tekrar havalandığı gösterildi. Birden fazla böyle döngü tamamlandı, ancak ilke olarak, dronun ne kadar uzağa gidebileceği – her ne kadar güneş parlıyorsa – sınırlı değildir.
Gelecekte ekip yenilikçi güneş hücrelerinin giyilebilir elektroniklerde, IoT cihazlarında ve diğer uygulamalarda nasıl kullanılabileceğini keşfetmeyi düşünmektedir.
