高效能太阳能电池蓄势待发 或将取代传统电池——彭博社

美国斯科茨谷Ambient Photonics公司的一块太阳能电池。

摄影师：Rachel Bujalski/彭博社Ambient Photonics太阳能电池的基础技术非常简单，常被作为高中科学实验组装。在全美各地的实验室里，学生们将黑莓的强效色素夹在玻璃之间，制成能够利用太阳能量的染料敏化电池。

Ambient Photonics的工艺则更为高科技，其自动化生产线在加州斯科茨谷一座明亮的工厂中移动着窗格大小的玻璃板。该公司制造的电池可以从阳光中获取足够的能量，以替代纽扣电池和其他类型的小型电池。

该公司正在部署这项技术，为首席执行官Bates Marshall所称的低功耗电子产品的“广阔宇宙”提供动力，包括遥控器、货架显示器、传感器以及联想集团最近推出的一款键盘。

2022年（有数据的最后一年）全球产生了创纪录的6200万吨电子垃圾，而电子产品和传感器阵列在全球范围内持续扩张，寻找减少使用碳密集型和资源密集型电池的方法变得前所未有的重要。

Bates Marshall摄影师：Rachel Bujalski/彭博社Ambient Photonics已筹集了6100万美元的A轮融资以及1750万美元的债务融资。这帮助其在加州斯科茨谷（与硅谷仅一山之隔）建立了第一座工厂并投入运营，该工厂前身是生产山地自行车和摩托车运动零部件的设施。

如今，它生产出染料敏化太阳能电池。虽然它们与屋顶硅光伏板功能相同——将光子转化为能量——但这些电池采用不同的工艺和材料。它们使用经过特殊分子混合物处理的染料，夹在两片薄玻璃板之间以捕获光子。

该过程类似于光合作用，染料充当叶绿素角色。当光子撞击染料时，会释放电子并传导至涂有导电材料的玻璃板。马歇尔表示，这些材料及其他组件"均由我们实验室研发"，以最大化能量收集效率，使电池在比标准户外面板更弱的光线下仍能工作。

20世纪80年代，计算器等小型电子设备虽已采用太阳能电池，但效率极低。而Ambient Photonics的产品能量收集能力提升三倍。这使得应用范围大幅扩展，甚至可支持联想键盘等较大型设备。这家中国笔记本电脑和电子制造商拒绝透露键盘具体细节或与Ambient Photonics的合作关系。

马歇尔称Ambient Photonics的目标是与现有电池技术价格持平。“必须符合经济现实，“他表示，但拒绝透露具体细节。

Ambient Photonics公司现址原为斯科茨谷一家自行车配件制造厂。摄影师：Rachel Bujalski/彭博社Ambient Photonics公司正在生产染料敏化太阳能电池，其工作光照条件比标准户外光伏板更低。摄影师：Rachel Bujalski/彭博社染料敏化电池在环境足迹方面优于传统电池。马歇尔表示，公司委托第三方进行的生命周期评估显示，该电池每产生单位能量所排放的二氧化碳比传统电池减少90%。

不过，虽然染料敏化电池单位发电量排放更低，但有时需要额外硬件支持。格拉斯哥大学绿色电子研究员马哈布·瓦吉赫在邮件指出：“这些附加组件在制造过程中可能产生高环境足迹，包括碳排放和关键原材料/矿物消耗”。

但该技术仍可通过其他方式减排，例如避免更换废弃电池。瓦吉赫表示，减少包括电池运输和安装人员调度在内的维护工作，将降低设备的"隐性碳足迹”。“在某些场景下，电池供电电子产品的真实碳成本在于更换电池的物流环节”。

由于使用寿命远超传统电池，这项技术有望为物联网传感器和设备开辟新市场，优化工厂运营等流程。“特别是在商业和工业领域，更换大量电池的高成本严重制约了市场增长”，马歇尔强调道。

对于手机和笔记本电脑等设备，这些电池单元产生的电力不足以作为电池替代品。但在工厂里，马歇尔展示了鼠标、遥控器以及杂货店商品小型数字显示屏的原型，他称之为“冠军原型”，旨在激发潜在买家对染料敏化电池应用场景的想象力。

Ambient Photonics公司在美国生产这些电池单元，但多数情况下它们将被用于亚洲（尤其是中国）制造的电子产品中。

自动化生产线正运输窗格大小的玻璃板材。摄影师：蕾切尔·布贾尔斯基/彭博社Ambient Photonics计划扩大生产规模，目标在2026年前实现数百万块电池的产能。摄影师：蕾切尔·布贾尔斯基/彭博社这可能在唐纳德·特朗普总统引发的贸易战后成为问题。在他对中国加征145%关税后，中国对美国商品征收125%报复性关税，并警告各国勿与美国达成协议。特朗普虽为消费电子产品设立了豁免条款，但其政府表示这只是暂时的。特朗普给予日本、韩国等主要电子制造国家90天宽限期的倒计时也在继续。

“当情况变化如此之快时，很难制定计划，”马歇尔说。他表示，与其试图预测政治风向如何转变，公司决定在加利福尼亚州建厂，那里的工程师和专家可以优化自动化以降低生产成本。

他提到，除了降低政治不确定性带来的风险，将公司全部注意力集中在首座工厂上，有助于确保未来工厂可以在任何地方建设，并实现即插即用。马歇尔表示，Ambient Photonics希望建造第二座工厂，鉴于当地的专业技术，理想情况下会建在隔壁，并且已申请能源部贷款来建设一座“超级工厂”——一个比现有规模大得多的高科技设施。然而，负责发放这些贷款的办公室在特朗普首个任期内陷入停滞，目前尚不清楚在他第二个任期内是否会恢复发放新贷款，此前该办公室在前总统乔·拜登任内非常活跃。

目前，Ambient Photonics表示其现有工厂仍有充足的发展空间。公司正在完成最后的自动化调试，今年产量将提升至每月数十万个电池单元，目标是到2026年达到数百万个。 该公司还计划进行B轮融资。

马歇尔透露，这家初创企业已向联想交付首批产品，作为他所说的“量产级别”订单的一部分，同时还向“其他三四个不愿具名的大客户”供货。“2024年确实是我们崭露头角的一年。”