如果你再也不必給設備充電會怎樣？——《華爾街日報》

經過數十年的嘗試，消費電子公司正在推出一項模仿植物光合作用的太陽能技術。該技術能讓設備在室內充電，某些情況下甚至可以完全取代電池。

這種新型光能採集技術與屋頂及太陽能農場使用的晶硅面板有本質區別，也不同於曾隨處可見的太陽能計算器所使用的非晶硅電池。其原理最早由化學家於1960年代探索，並在1980年代轉化為實用太陽能電池。直到如今，才生產出足夠堅固、適合消費級應用且能滿足主流市場需求規模的版本。

目前，包括Ambient Photonics和Exeger在內的公司正在提供這種被稱為"染料敏化太陽能電池"的產品。它們重量輕、可彎曲，由常見材料製成，並能通過類印刷工藝低成本量產。夏普也在研發染料敏化太陽能電池，儘管其版本為剛性結構，且使用與液晶面板相同的生產設備製造。

在拉斯維加斯舉行的今年全球最大展會CES上，這些輕薄常可彎曲的電池已應用於耳機、耳塞充電盒、對講式頭戴設備、鍵盤、鼠標和電視遙控器。未來，這類太陽能電池有望出現在門鎖、電子貨架標籤等更多場景，並最終作為"物聯網"的一部分，應用於數百萬乃至數十億聯網傳感器中。

過去，太陽能設備大多隻是噱頭，原因很簡單：傳統的硅基太陽能電池雖然擅長將陽光轉化為電能，但在室內光線下表現不佳。英國紐卡斯爾大學化學教授瑪麗娜·弗萊塔格指出，我們記憶中那些計算器上的太陽能電池，其能量轉換效率僅有百分之幾。

Exeger公司的Powerfoyle太陽能電池可同時捕獲室內外光線，目前已應用於自行車頭盔、遙控器、耳機及物聯網設備等多種產品。圖片來源：Exeger這些新型染料敏化太陽能電池的工作原理與傳統硅電池截然不同。其能量捕獲方式類似植物光合作用，因此能接收幾乎任何角度的入射光。弗萊塔格博士的研究顯示，這類電池在室內光環境下的轉換效率最高可達38%，創下該技術領域紀錄。

這意味着每平方英寸的新型電池所收集的能量，是早期計算器硅電池的十倍以上。

即使在光線不那麼明亮的房間裏，染料敏化太陽能電池也能捕獲並轉換出能量收集技術中前所未有的能量。這些與之競爭（有時是互補）的技術包括試圖從無線電波、振動和微小温差中吸收能量的系統，以便為傳感器和其他設備供電。從無線電波、振動和微小温差中吸收能量。

新一代太陽能設備的關鍵還在於工程師們越來越擅長提高消費電子產品的能效。結果是，現在可以實現永遠不需要從牆插充電的耳機。

以斯德哥爾摩Urbanista公司的第二代“洛杉磯”耳機和“鳳凰”耳塞為例。這些設備將於今年晚些時候上市，它們都能利用Exeger公司的Powerfoyle太陽能電池，通過室內外光線進行充電。這不僅僅是一個延長電池壽命的噱頭。根據使用情況，有些人報告説完全不需要從牆插為這些設備充電。（它們附帶一個應用程序，顯示電量以及放在窗台、燈下或頭頂時的充電速度，這很有幫助。）

斯德哥爾摩Urbanista公司的“洛杉磯”耳機可以利用室外和室內光線充電。照片：UrbanistaUrbanista產品總監Mårten Sahlén表示，要達到這一水平，需要從這些設備的每個部分擠出效率。其中一個有待改進的領域是耳塞盒上的太陽能板與耳塞本身之間的功率損耗。（在每個電氣系統中，電子在移動過程中都會損失一些能量。）第二代耳塞還使用了更節能的藍牙芯片進行連接。

Urbanista的設備——以及3M推出的類似產品（一款同樣使用Exeger太陽能電池的對講機式耳機）——仍然包含可充電電池。但對於某些設備來説，添加這種新一代太陽能電池意味着完全告別電池。

例如，Universal Electronics的“Eterna”遙控器使用了Ambient Photonics的電池以及一個小型“超級電容器”，與電池相比，它更便宜、更輕，且所需材料更少。

Ambient Photonics最近還宣佈與谷歌合作，計劃在2024年生產一款設備。谷歌尚未透露這些設備的具體內容，但遙控器可能是一個合理的首發產品。

考慮到遙控器經常消失在沙發墊中，且它們所在的房間通常光線較暗，遙控器似乎是最不適合使用太陽能供電的設備。對於舊的太陽能電池技術來説，這確實是事實，但ONiO（一家為物聯網和其他設備生產低功耗芯片的公司）的首席執行官Kjetil Meisal表示，新型太陽能電池能收集更多的能量，遙控器只需幾秒鐘的曝光就能從完全沒電變為可用。他補充説，這一發展的關鍵是使用像ONiO這樣的超低功耗芯片。

將一盤Ambient Photonics太陽能電池裝入自動測試機。圖片來源：Ambient Photonics梅薩爾的公司與Exeger合作生產遙控器等設備，將與採用Ambient Photonics太陽能電池的產品競爭。電子巨頭夏普今年也在CES上展示了其太陽能遙控器，公司發言人表示，這項技術最終可能應用於一系列其他小工具中。

遺憾的是，當聽到太陽能電子產品時，人們首先想到的用這種方式為手機供電並不現實。手機本質上是我們口袋裏的耗電超級計算機，通過至少六種不同協議進行無線通信，屏幕亮度足以在陽光下清晰可見。即使採用這項新技術，僅靠室內光為普通智能手機供電也需要一張桌子大小的太陽能板。

再也不用翻轉蘋果妙控鼠標充電，或在工作日遭遇無線鍵盤或耳機突然沒電的情況，這些都很吸引人。但高效室內太陽能電池真正具有變革性的應用，可能會出現在那些目前因供電麻煩而未被使用的設備上。

採用更多智能家居設備以及其他傳感器和執行器的一大障礙是，它們都需要直接供電或更換電池。

以酒店房門上的電子鎖或家庭中的類似設備為例。大多數都包含需要定期更換的電池。但Ambient Photonics首席執行官Bates Marshall表示，作為使用且整天暴露在光線下的物品，它們是染料敏化太陽能電池的完美用例。

所以，想象一下這個場景：你想在房間裏添加一個新的電燈開關。過去，你可能會僱一個電工在牆上打孔，鋪設新的電線到開關盒並安裝開關本身。未來，一個與新型無線通信標準兼容的太陽能開關可以放在你喜歡的任何地方，在你家的任何房間，只需用一些可移除的粘合劑就能固定在牆上。

將這個場景乘以你能想象的每一個工業和商業環境中可能使用的傳感器和開關組合，你就能開始理解一個不起眼的室內太陽能電池能釋放多大的潛力。

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本文發表於2024年1月13日的印刷版，標題為《如果設備永遠不需要充電》。