中国团队：激光空中充电无人机，效率38.49%破纪录，或破解续航难题

你有没有想过，一架飞到半路突然没电的无人机，如果能像手机放在无线充电板上那样，从地面直接“喂”给能源，该有多酷？这听起来像是科幻电影里的设定，但中国科学家最近让这件事向前迈进了一大步：他们用一束高功率激光，成功给一架处于飞行状态的无人机充上了电，而且转换效率还创下了同类型器件的新高。

这项突破来自中国民航大学和清华大学的研究团队。他们在2026年7月29日出版的《Matter & Light》期刊上，完整描述了一套可以让无人机边飞边充电的原型系统。系统的核心秘密，藏在机翼下方——一个看起来毫不起眼、但功能却像“激光版太阳能电池”的接收器。当一束绿色的激光从地面发射器精准地打在它上面时，接收器瞬间将光能转化为电能，直接驱动无人机的螺旋桨转动。

你可能会问：太阳能无人机不也能从阳光取电吗？关键区别在于，激光的光束可以人为精确控制，能量密度远高于普通阳光，而且不受阴晴、昼夜的影响。这意味着，只要地面有一套激光发射装置，天空中的无人机就能在飞行途中持续获得电力，摆脱“飞40分钟就必须降落换电池”的宿命。

团队使用的接收器学名叫做“钙钛矿激光电池-热电串联器件”，简称PLC-TE，本质上是一块经过特殊优化的光电转换板。钙钛矿这个名字，最近几年在光伏圈可是响当当。它的晶体结构天生就能捕获更宽波长范围的光——不像传统硅电池那样只对特定波段敏感，钙钛矿材料几乎能把从紫外到近红外的大把光子都“吞”进去，再变成电能释放出来。正是因为这个特性，科研界把它看作下一代太阳能材料的种子选手，甚至有人设想用它来把室内灯光也变成手机的电量来源。

当研究人员用激光照射这块PLC-TE接收器时，它交出了一份惊人的成绩单：38.49%的光被转化成了电能。做个参照你就明白这个数字有多亮眼——美国能源部记录的同等条件下，基于钙钛矿和硅串联结构的太阳能电池，峰值效率也不过34%左右。一下子高出4个多百分点，在光伏界这种毫厘必争的赛道里，可以说是一个值得鼓掌的突破。

不过，实验刚开始的兴奋，很快就被一个棘手的问题浇了点冷水。研究者用热成像仪一测，在持续高功率激光照射下，接收器表面的温度一下子飙升到80到90摄氏度，烫得几乎能做煎锅。研究通讯作者、中国民航大学的韩建华在声明中坦言：“这个温度比我们预想的高得多，让我们意识到热堆积是一个远比想象中更严重的问题。”道理很直观：在飞行中的无人机上，没有任何厚重的散热模组来帮你带走热量，高温一来，转化效率掉头就往下出溜，弄不好还会烧坏设备。

要解决这个工程难题，团队在材料层面动了一次“精巧手术”。他们在PLC-TE器件里引入了一种半导体材料——硒化锑，并将它做成纳米晶体。硒化锑本身储量丰富、价格不算昂贵，但在这里它的角色不是发电，而是当一名“隔热守门员”：这些小到纳米尺度的颗粒，被布置在器件内部，组成一道热屏障，不让激光转化时产生的多余热量随便跑到不该去的地方。这样一来，核心的钙钛矿层就能在相对凉爽的环境里安心工作，效率才守得住。

更妙的是，无人机的螺旋桨反倒成了“天然空调”。飞行带来的持续气流不断冲刷接收器背面，进一步把冷端温度稳住。这一冷一热的温差，恰好又被热电串联结构“废物利用”，部分温差能还被转化成了额外的电能反哺飞行，称得上一箭双雕。原本看似无解的散热难题，被物理规则本身的精巧配合给出了答案。

回顾整个研发过程，韩建华说了一句耐人寻味的话：“过去的研究大多聚焦在材料或者器件本身。我们想跳出实验室思维的框框，去考虑这个系统到底怎么才能整合到飞机上、工作时怎么冷却、怎么和飞行状态兼容。它不光是材料科学的问题，更是一个工程学的问题。”这番话点出了这项技术真正的含金量——不是实验室里又做好了一个高效率小样片，而是从头到尾按飞行器面临的真实约束去设计，并且迈过了从0到1的测试关。

对于无人机产业来说，电池续航一直是悬在头顶的紧箍咒。快递无人机飞不远就得回头换电池，巡检机在深山老林里飞到一半就得返航，长时间、远距离的任务总是卡在能源这条线上。激光空中充电技术的出现，相当于给无人机画出了一张可以无限延长的隐形能量路线图——只要地面激光站覆盖到位，理论上无人机就能一直飞下去。

当然，从原理论证到大规模应用，中间还隔着不少“怎么用”的阻碍。譬如激光发射器怎么适应运动中的无人机、如何确保人眼安全、阴雨雾霾天气下光束衰减怎么办，这些都是下一步需要攻关的工程化问题。但至少这条路径已经被打通，不再停留在人们的想象或计算机模拟里。

可以预见的是，当激光空中充电技术走向成熟，我们熟悉的无人飞行方式或许会被彻底改写。无人机不再只是“短跑选手”，而将变成长跑健将，去执行更长时间、更远距离的任务。可以想象，在物流配送、农田巡护、灾害评估乃至低空运输等领域，一套持续在线的“空中能量网”会释放出怎样巨大的想象力。

此刻，那架搭载着特殊接收器的小小无人机，在绿光映照下还在平稳地转着螺旋桨。它飞得不高，也飞得不远，却好像正拖着一条光束铺成的路，把整个无人航空的未来引向一个新高度。

而这束光，刚刚从中国实验室的屋顶上亮起来。