1、我国太阳能电池专利状况分析及对策作者：周芳简介：太阳能电池是利用光生伏打效应直接将光能转变为电能的半导体器件，故又称光伏电池。随着能源危机的加剧和环保主义的推进，发达国家纷纷斥资研发太阳能电池技术，大力推广光伏发电计划。近年来，太阳能电池的技术工艺水平节节提高，市场需求不断扩大。太阳能电池是利用光生伏打效应直接将光能转变为电能的半导体器件，故又称光伏电池。随着能源危机的加剧和环保主义的推进，发达国家纷纷斥资研发太阳能电池技术，大力推广光伏发电计划。近年来，太阳能电池的技术工艺水平节节提高，市场需求不断扩大。预计 2030 年光伏屋顶、乡村发电、个人消费等领域的太阳能电池组件产量将达 300GW
2、，市值达 2000 亿欧元。 我国现已超越印度成为继日德美之后全球第四大光伏制造国，光伏产业正成为我国热点投资领域。随着京都议定书的签订生效及一系列配套政策法规的出台，光伏产业引起了社会各界的进一步关注。为保障我国单位 GDP 降耗减排目标的实现，促进我国光伏产业健康可持续发展，信息产业部电子知识产权咨询服务中心结合太阳能电池技术市场发展状况，对在我国申请的太阳能电池专利技术进行了检索分析，并就专利的保护与利用策略提出了建议，以期对产业发展有所裨益。一、我国太阳能电池专利总体状况分析(一)整体专利发明比例超过 50%，国内低于世界整体水平截止到国家知识产权局 2006 年 12 月 31 日公
3、开的数据，本次共检索到太阳能电池及其组件专利共 2391 条，其中发明专利 1199 件，实用新型 1147 件，外观设计 45 件，分别占申请总量的 50.15%、47.97% 和1.88%。整体申请基本为发明和实用新型，发明专利申请数量稍占优，外观设计最少。这与太阳能电池特点和技术发展情况足吻合的。太阳能电池是一项技术难度较大的产品，发现光生伏打现象一个多世纪后，才由美国贝尔实验室研制出首枚可实用太阳能电池。近年来，太阳能电池的研究点集中在寻找和引入新制作材料上，以提高和稳定光电转换效率，以美感为目的的构造设计则很少关注。值得一提的足，国内的发明专利共 525 件，占发明总量的 28.19
4、%，其余 70%左右均为国外申请人申请；实用新型共 1122 件，占实用新型申请总量的 97.82%，国外仅申请了 2 件实用新型专利；外观设计专利共 40 件，占外观设计申请总量的 88.89%。从表 1 可以看出，国内的发明比例仅为 31.12%，比 50.15%的总体发明比例低近 20 个百分点，实用新型比例则比总体比例高近 20 个百分点，外观设计比例也相对偏高。(二)中国申请人专利申请总量超七成经统计，我国申请人的太阳能电池及其组件专利总量共 1722 件(含中国台湾 35 件、中国香港 17 件)，占申请量的 70.55%，处于绝对优势地位。申请总量前 5 位的国家往后依次是日本
5、378 件、美国 110 件、德国 66 件、韩国 30 件。各国申请人专利申请总量所占比例参见图 1。(三)以企业和个人申请为主，个人申请突出检索结果显示，企业申请或共同申请的太阳能电池及其组件专利量为 1068 件，个人的这一数字是 985 件，科研院所足 460 件，机关团体是 7 件。进行太阳能电池技术研究要投入大量人力物力，企业作为技术创新的主体，专利申请量占据各类申请人榜首不难理解，但太阳能电池的个人申请专利量非常高。进一步分析发现，985 件个人申请中，有 950 件是国内申请人申请的，占个人申请总量的 96.45%，占我国专利申请总量的 56.31%。另外，个人申请中 70%以
6、上为实用新型。(四)1990 年后专利申请量逐步上升由图 2 可以看出， 1985 专利法实施当年，在我国申请的太阳能电池专利量共 37 件。主要申请人是夏普、三洋、松下、三菱等几家日本企业，以及中国的大学、科研院所和个人。这说明 1985 年以前，社会各界已积极开展太阳能电池相关技术研究，并取得一定成果，日本企业更是一马当先，申请了较多专利，为其今后的全球太阳能电池市场霸主地位奠定了基础。19861996 年间，太阳能电池专利申请量一直呈低水平的缓增态势，1988、1994 、1996 年申请量还有所减少，这表明太阳能电池已经进入技术调整期。1990 午后，太阳能电池效率提高、成本降低，部分
7、发达国家推出光伏计划，受这一系列因素激励，太阳能电池专利申请量有较大增长。1997、1998 年，太阳能电池专利开始以较大幅度增长，总量突破 100 件；尤其自 2000 年以来，专利申请量节节提高，2004 年共申请 397 件，创造历史新高。这一时期，太阳能电池技术已经相对成熟并具备大规模应用条件。随着世界各国政府相继推出庞大的太阳能发电计划，如美国克林顿政府的“百万屋顶计划”、日本的“七万屋顶计划” 、意大利的“ 全国太阳能屋顶计划” ，造就了庞大的光伏市场，太阳能电池成为热点技术，专利申请量随之剧增。由于发明专利从申请到公开可有 18 个月的时间，2005、2006 年的部分专利申请尚
8、未公开，因此图2 显示的该年度数据要低于实际申请数据。(五)太阳能电池制作工艺等核心专利较多图 3 是我国太阳能电池专利申请分布的主要技术领域。从中可知，涉及太阳能电池及其组件制作工艺等核心技术的专利量最高，占总体比例的 30.07%；光伏系统、并网发电、光伏屋顶等太阳能电池主要产业应用领域，也有一定量的专利申请；一系列技术门槛较低、实用性强的太阳能产品，如太阳能庭院、草坪灯、交通标志、广告牌灯，则有大量专利申请；近年主要研发热点，如染料敏化、化合物薄膜、有机等新型太阳能电池专利量虽然不多，表明其正处于技术萌芽与探索阶段，但其中也产生了部分基础专利，企业应重视这类信息的利用。二、我国太阳能电池
9、专利，PC 小类分析IPC 小类可以了解太阳能电池在具体技术领域的创新情况，表 2 依次列出了本次检索中专利申请量较高的 7 个 IPC 小类，足近年来太阳能电池创新活动比较活跃的技术领域。图 4 显示了 H01L 和 H02J 20 年间的研发进展。可以看出，H01L 的专利量基数较大且增长很快，特别是 2003 午后出现大幅猛增，至今累计专利已达近千件。这表明 H01L 足近年来太阳能电池领域的技术创新重点，并已形成一定的专利丛林。如果企业想进入该技术领域，走自主研发之路将遭遇较高的专利壁垒，最好的办法是与该领域的技术领跑者合作，或者利用行业领先者的国外专利(且未在中国申请) 进行开发投产
10、。H02J 的专利增长则相对缓慢。由图 4 可以看出，2000 年以前，H02J 的专利申请量都非常少。2003年后，专利申请量明显增长，这表明 H02J 的技术已从最初的探索阶段向发展阶段迈进。与 H01L 相比，H02J 经历同样的时期但技术进展却缓慢许多，这表明该领域的创新难度较大。企业进入该领域，要具备较雄厚实力，才有机会成为这一行业的领先者。图 5 是表 2 中 3 至 7 的 IPC 小类年度申请趋势。可以看出，除 A42B 外，其余小类专利申请都呈整体上升趋势，H01M 是增长最快的技术领域。自 1995 年开始，该领域的专利量便呈现跳跃式增长，几乎每隔一年都会有较多专利产生。尽
11、管该领域的技术专利基数小、总量低，但增长势头十分强劲，说明该领域的技术创新活动非常活跃，足极有潜力的技术领域。H02N 出现专利申请稍晚于 H01M，但也是极有发展潜力的技术领域，且增长趋势更加强劲。另外，G09F、C23C 等都足值得企业关注和投入的技术领域。三、我国太阳能电池专利申请人分析(一)主要申请人分布在申请量位居前 10 名的申请人中，除了 4 家日本企业，其余 6 名申请人均来自我国(如表 3 所示) 。国内外申请人存在明显差异。首先，申请人人数和申请总量不成比例。尽管国内申请人数较多，但其申请总和仅为 142 件，与国外 4 家申请人 212 件的申请总和有一定差距。其次，国内
12、外申请人的类型差别较大。日本申请人均为企业，其中三洋、夏普都足位居世界前列的太阳能电池生产商；我国的申请人则分别为 4 所大学、 1 家研究所和 1 名个人，无企业申请人。对我国申请人的专利及技术情况进行调阅后发现，大部分科研院所的专利申请以发明专利为主，实用新型专利较少，专利技术水平较高。(二)主要申请人申请趋势为了进一步考察各申请人的专利活动，本文选取了几个较有代表性的申请人考察其年度申请趋势(如图 6 所示 )。可以看出，各申请人的专利申请量总体呈增长趋势。特别是，位居申请人首位的日本佳能株式会社专利申请量很早就出现了高增长，最近几年专利申请量则逐渐减少。这是因为佳能的太阳能电池市场业绩
13、一般，远不如夏普、三洋、三菱等日本公司。2005 年市场份额位于世界第六的德国肖特股份公司，2002 年之后才在我国大举进行申请，专利量增长非常明显。由此可见，国外企业的专利申请具有很强的市场导向性。(三)主要申请人的 IPC 分布图 7 是本次检索中部分主要申请人的 IPC 分布情况。其中 H 部主要涉及太阳能电池的制作工艺、光电转换效率等核心技术；G 部和 C 部主要涉及化学薄膜及有机等新型太阳能电池；F 部主要涉及光伏发电系统，它是太阳能电池大规模推广应用的载体。企业可以从中了解每个申请人的技术优势，并结合自身的情况开展合作交流。例如，佳能株式会社的申请主要集中在 H 和 G 部，结合前
14、文分析可知，某些擅长市场运作的本土企业，非常适合与佳能公司就太阳能电池核心制造工艺展开合作。另外，我国科研院校具备很强的技术实力，比如复旦大学，在 C 部，即化合物薄膜太阳能电池领域的专利累积量足最高的，这类太阳能电池制造商或有意进军该领域的企业，可以与其展开合作。四、我国太阳能电池专利发明人分析表 4 列出了主要申请人的发明人。从该列表可以了解到这些发明人的创新能力和特点。图 8 是主要发明人的专利分布领域，从中可以了解发明人的研发领域，为相关技术合作提供信息。本文选取个人申请量最高的李毅、复旦大学的黄维、中科院化学所的林原、中科院等离子研究所的戴松元、王孔嘉，上海交通大学的曹其新、清华大学
15、的赵争鸣以及南开大学的耿新华等进行了分析。这些发明人主要是研究人员，跟踪他们的期刊论文，可以了解到更加丰富的技术内涵，将有助于企业技术开发人员对技术的理解与把握，以及立项内容和技术项目的可行性分析。对于竞争公司而言，管理者也可以从中寻求合作伙伴，或进行猎头活动。五、我国太阳能电池产业发展的专利对策建议在专利分析过程中，我们从企业层面就有关专利信息利用及策略制定提出了建议。根据本次专利检索和分析结果，我们从产业层面对我国太阳能产业发展提出两点建议，供业界参考。(一)加强专利转化利用工作，建立以市场为导向的专利申请机制我国的专利申请总量很高，并且以实用新型为主，在染料敏化等新型太阳能电池领域不乏质
16、量较高的发明专利。要加强我国太阳能电池专利的转化利用，一是有实力的企业应重视专利申请质量，建立以市场为导向的专利申请机制；二是应加强产学研合作，在技术水平较高的企业将大学及科研院所的发明专利产业化；三是实力较弱的中小企业可以通过向个人购买、许可等方式，以较低成本获取较多专利特别是实用新型专利，构筑知识产权保护网。(二)抓住技术转型机遇，提升市场竞争力我国企业的技术水平普遍较低、专利保护较弱，处于产业链下游。目前，新型太阳能电池技术正在兴起，预计从 2015 年开始，薄膜太阳能电池及其他新概念太阳能电池产量将逐渐增长，到 2030 年将与非晶硅太阳能电池持平甚至实现超越。企业应抓住技术转型机遇，趁国外厂商的新产品兴起但还未成燎原之势，尽快在新型太阳能电池以及专利相对较少的光伏并网、屋顶发电等领域展开研究合作，及早进入太阳能电池的新一轮技术竞争，提高市场竞争力。
