“Quanto dura la batteria?” è la prima cosa che si chiede di un drone, che serva a ispezionare un ponte, a monitorare un incendio, a consegnare un pacco o, ahimè, che vada a colpire un obiettivo militare (e dico militare, ma non è solo questo purtroppo). La risposta, nella stragrande maggioranza dei casi, è: se non si tratta di un drone cablato, quasi sempre l’autonomia è meno di un’ora. I droni alimentati da un laser potrebbero cambiare questa risposta in modo abbastanza radicale, ma c’è un passaggio tecnico che ha frenato tutto per anni: il calore.
Quando si punta un fascio laser ad alta potenza su un ricevitore, infatti, una parte dell’energia si converte in elettricità, ma il resto diventa calore. Su un banco di laboratorio è gestibile. Su un componente montato sotto l’ala di un drone in volo, è un problema serio: la telecamera termica del team di Jianhua Han, dell’Università dell’Aviazione Civile di Cina, ha registrato 80-90 gradi centigradi sulla superficie di un prototipo durante i test ad alta potenza.
“Molto più di quello che ci aspettavamo”, ha scritto Han. E quella temperatura, nel tempo, degrada il dispositivo prima che qualsiasi missione utile possa completarsi.
E allora che si fa? La strada dei nanocristalli come barriera termica
La soluzione che il team ha trovato parte da una scelta di materiali non ovvia. Il ricevitore sviluppato (lo vedete nella foto copertina) è un dispositivo tandem: uno strato superiore in perovskite converte la luce laser in corrente elettrica, uno strato inferiore termoelettrico recupera l’energia che altrimenti andrebbe persa come calore e la trasforma anch’essa in elettricità. Fin qui, una logica abbastanza lineare. Il punto critico era il confine tra i due strati: senza una barriera, il calore scorre troppo velocemente verso la perovskite, riducendone l’efficienza e accelerandone il degrado.
La risposta sono stati i nanocristalli di solfuro di antimonio (Sb₂Se₃), un semiconduttore inorganico che conduce male il calore di proposito. Inseriti nello strato superiore, rallentano il flusso termico senza intralciare la conversione fotovoltaica.
Nel frattempo, il ricevitore viene montato sotto l’ala con canali d’aria integrati: il flusso generato dall’elica stessa raffredda il dispositivo durante il funzionamento. In un precedente sistema laser per droni che avevamo raccontato nel 2023, il problema termico era rimasto irrisolto. Qui è il centro del progetto.
Droni laser dall’efficienza senza precedenti
Con questo schema, il ricevitore ha convertito il 38,49% dell’energia laser in elettricità, sufficiente a far girare l’elica del drone modello usato nei test. È un risultato che supera il 34% registrato per le migliori celle tandem perovskite-silicio nel fotovoltaico standard, e quasi raddoppia l’efficienza dei sistemi di trasmissione laser attualmente operativi. Il componente è piccolo, 2 centimetri quadrati, e leggero quanto basta per non influenzare il peso utile dell’aeromobile.
Il test, lo preciso, è avvenuto su un drone fermo. L’elica girava, i canali d’aria funzionavano, ma il velivolo non era in volo. Il passo successivo, che il team indica espressamente come priorità, è testare il sistema all’aperto, su un drone in movimento, in condizioni reali. Lì entrano in gioco variabili che il laboratorio non replica: la turbolenza, la variazione d’altitudine, la capacità di tenere il fascio puntato con precisione su un bersaglio mobile.
I laser che abbattono droni hanno già risolto il problema del puntamento in contesti militari; farlo in modo stabile e sicuro per ricaricarli aggiunge molti altri livellindi difficoltà.
Lo studio in cifre
Pubblicazione: Han et al., “Sb₂Se₃ Nanocrystals Enable Efficient Perovskite-Thermoelectric Tandem Devices for Laser-Powered Unmanned Aerial Vehicles”, pubblicato su Matter & Light (2026). DOI: 10.1016/j.matlit.2026.100066.
Quanto manca al volo continuo di un drone alimentato solo da un raggio laser?
Dai 7 ai 12 anni per applicazioni operative su droni laser commerciali.
Il ricevitore funziona, ma il sistema completo richiede ancora: un trasmettitore laser in grado di seguire un bersaglio mobile ad alta quota con precisione sufficiente, la validazione in volo reale all’aperto, è soprattutto la soluzione ai problemi di sicurezza legati ai fasci laser ad alta potenza in spazi aerei civili.
I campi di primo utilizzo, con ogni probabilità, saranno le applicazioni militari e di sorveglianza a lungo raggio, dove l’infrastruttura a terra è già controllata. Seguiranno le consegne commerciali e il monitoraggio ambientale, sempre se i costi di sistema scenderanno a livelli compatibili con l’uso civile.
Resta comunque un pezzo di ingegneria notevole. L’idea che un drone possa ricevere energia da terra mentre vola esiste da quando i droni laser hanno cominciato a entrare nell’agricoltura come strumenti operativi, ma il collo di bottiglia era sempre il ricevitore.
Adesso qualcuno ha “allargato” quel collo di bottiglia, almeno in laboratorio. Il cielo può (ancora) attendere, nel mentre.
