染料敏化太阳能电池专利申请态势分析

【预警研究】 admin创建于2016-09-16

随着全球能源消耗的逐年增加,能源已成为世界发展和经济增长最根本的驱动力。其中,可再生能源是当今世界第3种新型替代能源,而作为绿色可再生能源之一的太阳能, 被视为最具有发展前景的新能源。为此,很多国家大力支持太阳能光伏技术的研究,并在全球掀起了开发利用太阳能的热潮。

太阳能电池根据所用材料的不同可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池。

本文以染料敏化太阳能电池为研究对象,以德温特世界专利索引(WPI)数据库公开的染料敏化太阳能电池领域的相关文献为基础,对该领域的专利申请进行了统计分析,以期为我国染料敏化太阳能电池行业的未来发展和知识产权实施提供参考。本文所有统计数据截至2011 9 23日。

染料敏化太阳能电池工作原理

将一种色素附着在TiO2粒子上,然后浸泡在一种电解液中。色素受到光的照射,生成自由电子和空穴。自由电子被TiO2吸收后,从电极流出进入外电路,再经过用电器,流入电解液,最后回到色素。

染料敏化太阳能电池专利申请状况

1991年染料敏化太阳能电池问世之后,经过1991年至1995年的研发起步阶段,该技术的专利申请量在1996年至1999年增长较为缓慢;从2000年起到2005年,专利申请量呈现出较快的增长趋势;从2006年起,专利申请量开始呈持续大幅上升趋势,并于2008年达到顶峰,接近700件,专利申请量较2000年增长了近7倍,这表明染料敏化太阳能电池领域的技术研发已进入快速发展阶段,世界各个国家对染料敏化太阳能电池的研究重视程度都在不断提高。

1.专利申请原创区域分布

笔者通过对专利最先申请国的统计,得出了染料敏化太阳能电池专利申请在各原创区域的分布以及主要原创区域的年度申请发展趋势。

作为该领域专利申请的原创国,日本位居首位,中国、韩国和美国分别位居第二、三、四位。日本在该领域的专利申请量占到该领域专利申请总量的比例超过了 60%,研发投入也远远高于其他国家和地区,一方面显示出日本高度重视对染料敏化太阳能电池领域的研究,另一方面也反映出日本申请人对于其研发成果的保护意识较为强烈,这一点与日本出台的相关政策密切相关。据笔者了解,日本是最早制定扶持光伏产业发展政策的国家,制定了“新国家能源战略”;自21世纪起,日本在染料敏化太阳能电池领域的发展可谓突飞猛进。值得一提的是,作为专利申请的原创国,中国在该领域的专利申请量占到申请总量的11%以上,超过了韩国和美国,位居第二,也反映了我国政府对该领域的重视,以及我国在染料敏化太阳能电池领域的快速发展。此外,韩国在该领域的专利申请量占到申请总量的 9.8%,美国占到了7.3%,可见中国在该领域的专利申请与韩国和美国的差距不是很大。

1990年开始,各原创国在染料敏化太阳能电池领域的专利申请量都呈现出上升趋势,这表明该技术还处在成长阶段,其产业化应用的发展空间和市场潜力还很大。日本的专利申请量在2000年至2005年呈快速增长趋势,虽然2006年有所波动,但之后又开始增长。中国的专利申请量在2002年至2005年呈缓慢增长趋势,从2006年开始大幅上涨,与日本在 2006年的下降趋势有所不同。而美国的专利申请量,虽然在2001年至2005年一度超过了中国,但一直处于波动状态,而中国在该领域的申请量在 2006年至2009年超过了美国,可见中国近几年在染料敏化太阳能电池领域发展较快。

2.专利申请的区域分布

如表1所示,在染料敏化太阳能电池领域,日本的专利申请区域分布处于绝对领先的地位。其中日本在本国的专利申请量占到其申请总量的90%以上。此外,日本、韩国、美国、欧洲的申请人在其他国家或地区也有着一定数量的专利申请,但专利申请量相对于在各自原创区域的专利申请量来说,相对较少。例如,日本在本国的专利申请有2436件,向美国提交的专利申请为294件(为日本国内申请量的12%),向中国提交的专利申请为143件(为日本国内申请量的6%),向韩国提交的专利申请为 107件(为日本国内申请量的4%)。美国在本国的专利申请量为260件,向日本提交的专利申请为64件(为美国国内申请量的24%),向中国提交的专利申请为35件(为美国国内申请量的13.5%)。中国在本国的专利申请量为473件,向美国提交的专利申请只有9件(为中国国内申请量的2%),向日本提交的专利申请为9件(为中国国内申请量的2%),向韩国提交的专利申请为5件(为中国国内申请量的1%)。可见中国申请人在其他国家和地区的专利申请量,远低于日本、韩国以及欧美申请人的专利申请量,这也反映出了我国专利申请意识较为薄弱的现状。

3.主要申请人排名

从表2中可以看出,主要申请人根据在染料敏化太阳能电池领域的专利申请量进行排名,日本企业占据前十位中的9位,其中富士胶片位居榜首,这与日本政府重视对太阳能电池领域的研究,相关企业在专利布局、专利实施和产业化上有较强的竞争意识和保护意识分不开。然而,大部分排名靠前的日本企业仅在本国提交了专利申请。此外,中国彩虹集团位居榜单的第十六位,这表明我国企业在染料敏化太阳能电池领域也有了一定的研究基础,并取得了一定的研究成果,但需要注意的是,彩虹集团仅在中国提交了专利申请,而未在其他国家进行专利布局。值得注意的是,虽然一些欧美企业的专利申请量相对较少,但是他们的专利申请多涉及染料敏化太阳能电池领域的核心技术,而且他们非常注重全球的专利布局,因此国内企业应对这些企业及其专利申请做更进一步的关注。

小结

    从上面的统计分析中可以看出,目前许多国家都致力于染料敏化太阳能电池技术的研究,并取得了一定的成绩,其中日本在该领域的发展较快,专利申请量最多。我国在染料敏化太阳能电池技术方面的研究也取得了一定的成果,但是相关企业需进一步增强专利布局和专利保护意识,加大在其他国家和地区的专利申请力度。