A linzi Johannes Kepler Egyetem olyan rugalmas, ólom-halogenid perovszkit napelemeket fejlesztett ki, amelyek vastagsága kevesebb mint 2,5 μm, fajlagos PV-teljesítménysűrűségük 44 W/g, átlagos teljesítményük pedig 41 W/g – számol be a PV Magazine. Az eszközöket olyan modulokba tudták beépíteni, amelyek tenyérnyi quadcopter típusú drónok meghajtására alkalmasak.

A kutatók által használt 24 cm2-es fotovoltaikus modul lehetővé tette a drón autonóm működését. A megközelítés egyik nagy előnye, hogy nincs szükség kötött töltéshez az energiaellátáshoz. A perovszkit napelemmodulok a drón teljes tömegének mindössze 1/400 th-jával járultak hozzá.

A szubsztrát egy „ultravékony” és átlátszó-vezető-oxid-mentes, 1,4μm vastagságú, 100 nm-es alumínium-oxid réteggel bevont polimerfólia volt. Ez hatékonyan szolgált „gátként” a nedvesség és a gázok ellen. „Az ilyen típusú eszközöknél nincs hely a tipikus tokozási megközelítéseknek, amelyek egyszerűen túl vastagok” – mondta Martin Kaltenbrunner, a csapat vezetője.

 A perovszkit napelemes kutatásainkban fontos, hogy olyan prekurzorokat használjunk, amelyeket a lehető legkevesebb lépésben szintetizálunk. Az egyszerű szintézis kulcsfontosságú, mert azt akarjuk, hogy a technológia skálázható legyen, és hogy az anyaggyártási költségeket kordában tartsuk – tette hozzá Kaltenbrunner.

A szakértők által bemutatott kis felületű perovszkit napelem mérete 0,1 cm2 volt, nyitott áramköre 1,13 V, rövidzárlati áramsűrűsége 21,6 mA cm-2, kitöltési tényezője 74,3%, teljesítmény-átalakítási hatásfoka pedig 18,1%. A nagyobb eszköz aktív cellafelülete 1,0 cm2 volt, átlagos nyitóáramú feszültsége 1,11 V, rövidzárási sűrűsége 20,0 mA cm-2, kitöltési tényezője 65,9%, hatásfoka pedig 14,7 volt.

A drón áramellátására szolgáló modul 24 egymással összekapcsolt 1 cm2-es napelemmel rendelkezett. Az energiaautonóm, napenergiával működő hibrid, kereskedelmi forgalomban kapható quadcopter típusú drón tömege mindössze 13 g volt. A stabilitást és a hosszan tartó kültéri működőképességet tesztelték, és egy külső laboratórium validálta a perovszkit összetétel teljesítményét és tulajdonságait.

A csapat következő célja, hogy tovább fejlessze a technológiát. „Szándékunkban áll olyan könnyű, rugalmas fotovoltaikus megoldások kifejlesztése, amelyek mindenféle robotikát és autonóm járművet képesek ellátni energiával” – mondta Kaltenbrunner.