高效能太陽能電池蓄勢待發 或將取代傳統電池——彭博社

美國斯科茨谷Ambient Photonics公司的一塊太陽能電池。

攝影師：Rachel Bujalski/彭博社Ambient Photonics太陽能電池的基礎技術非常簡單，常被作為高中科學實驗組裝。在全美各地的實驗室裏，學生們將黑莓的強效色素夾在玻璃之間，製成能夠利用太陽能量的染料敏化電池。

Ambient Photonics的工藝則更為高科技，其自動化生產線在加州斯科茨谷一座明亮的工廠中移動着窗格大小的玻璃板。該公司製造的電池可以從陽光中獲取足夠的能量，以替代紐扣電池和其他類型的小型電池。

該公司正在部署這項技術，為首席執行官Bates Marshall所稱的低功耗電子產品的“廣闊宇宙”提供動力，包括遙控器、貨架顯示器、傳感器以及聯想集團最近推出的一款鍵盤。

2022年（有數據的最後一年）全球產生了創紀錄的6200萬噸電子垃圾，而電子產品和傳感器陣列在全球範圍內持續擴張，尋找減少使用碳密集型和資源密集型電池的方法變得前所未有的重要。

Bates Marshall攝影師：Rachel Bujalski/彭博社Ambient Photonics已籌集了6100萬美元的A輪融資以及1750萬美元的債務融資。這幫助其在加州斯科茨谷（與硅谷僅一山之隔）建立了第一座工廠並投入運營，該工廠前身是生產山地自行車和摩托車運動零部件的設施。

如今，它生產出染料敏化太陽能電池。雖然它們與屋頂硅光伏板功能相同——將光子轉化為能量——但這些電池採用不同的工藝和材料。它們使用經過特殊分子混合物處理的染料，夾在兩片薄玻璃板之間以捕獲光子。

該過程類似於光合作用，染料充當葉綠素角色。當光子撞擊染料時，會釋放電子並傳導至塗有導電材料的玻璃板。馬歇爾表示，這些材料及其他組件"均由我們實驗室研發"，以最大化能量收集效率，使電池在比標準户外面板更弱的光線下仍能工作。

20世紀80年代，計算器等小型電子設備雖已採用太陽能電池，但效率極低。而Ambient Photonics的產品能量收集能力提升三倍。這使得應用範圍大幅擴展，甚至可支持聯想鍵盤等較大型設備。這家中國筆記本電腦和電子製造商拒絕透露鍵盤具體細節或與Ambient Photonics的合作關係。

馬歇爾稱Ambient Photonics的目標是與現有電池技術價格持平。“必須符合經濟現實，“他表示，但拒絕透露具體細節。

Ambient Photonics公司現址原為斯科茨谷一家自行車配件製造廠。攝影師：Rachel Bujalski/彭博社Ambient Photonics公司正在生產染料敏化太陽能電池，其工作光照條件比標準户外光伏板更低。攝影師：Rachel Bujalski/彭博社染料敏化電池在環境足跡方面優於傳統電池。馬歇爾表示，公司委託第三方進行的生命週期評估顯示，該電池每產生單位能量所排放的二氧化碳比傳統電池減少90%。

不過，雖然染料敏化電池單位發電量排放更低，但有時需要額外硬件支持。格拉斯哥大學綠色電子研究員馬哈布·瓦吉赫在郵件指出：“這些附加組件在製造過程中可能產生高環境足跡，包括碳排放和關鍵原材料/礦物消耗”。

但該技術仍可通過其他方式減排，例如避免更換廢棄電池。瓦吉赫表示，減少包括電池運輸和安裝人員調度在內的維護工作，將降低設備的"隱性碳足跡”。“在某些場景下，電池供電電子產品的真實碳成本在於更換電池的物流環節”。

由於使用壽命遠超傳統電池，這項技術有望為物聯網傳感器和設備開闢新市場，優化工廠運營等流程。“特別是在商業和工業領域，更換大量電池的高成本嚴重製約了市場增長”，馬歇爾強調道。

對於手機和筆記本電腦等設備，這些電池單元產生的電力不足以作為電池替代品。但在工廠裏，馬歇爾展示了鼠標、遙控器以及雜貨店商品小型數字顯示屏的原型，他稱之為“冠軍原型”，旨在激發潛在買家對染料敏化電池應用場景的想象力。

Ambient Photonics公司在美國生產這些電池單元，但多數情況下它們將被用於亞洲（尤其是中國）製造的電子產品中。

自動化生產線正運輸窗格大小的玻璃板材。攝影師：蕾切爾·布賈爾斯基/彭博社Ambient Photonics計劃擴大生產規模，目標在2026年前實現數百萬塊電池的產能。攝影師：蕾切爾·布賈爾斯基/彭博社這可能在唐納德·特朗普總統引發的貿易戰後成為問題。在他對中國加徵145%關税後，中國對美國商品徵收125%報復性關税，並警告各國勿與美國達成協議。特朗普雖為消費電子產品設立了豁免條款，但其政府表示這只是暫時的。特朗普給予日本、韓國等主要電子製造國家90天寬限期的倒計時也在繼續。

“當情況變化如此之快時，很難制定計劃，”馬歇爾説。他表示，與其試圖預測政治風向如何轉變，公司決定在加利福尼亞州建廠，那裏的工程師和專家可以優化自動化以降低生產成本。

他提到，除了降低政治不確定性帶來的風險，將公司全部注意力集中在首座工廠上，有助於確保未來工廠可以在任何地方建設，並實現即插即用。馬歇爾表示，Ambient Photonics希望建造第二座工廠，鑑於當地的專業技術，理想情況下會建在隔壁，並且已申請能源部貸款來建設一座“超級工廠”——一個比現有規模大得多的高科技設施。然而，負責發放這些貸款的辦公室在特朗普首個任期內陷入停滯，目前尚不清楚在他第二個任期內是否會恢復發放新貸款，此前該辦公室在前總統喬·拜登任內非常活躍。

目前，Ambient Photonics表示其現有工廠仍有充足的發展空間。公司正在完成最後的自動化調試，今年產量將提升至每月數十萬個電池單元，目標是到2026年達到數百萬個。 該公司還計劃進行B輪融資。

馬歇爾透露，這家初創企業已向聯想交付首批產品，作為他所説的“量產級別”訂單的一部分，同時還向“其他三四個不願具名的大客户”供貨。“2024年確實是我們嶄露頭角的一年。”