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通透!一文了解高效率太阳能电池的发展现状与知识产权态势

2019-03-08 09:22来源:北极星太阳能光伏网(独家)作者:肖俊峰关键词:太阳能电池光伏技术光伏产业收藏点赞

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1.Sanyo-Panasonic的HIT专利态势

技术原创者会因为基础结构专利过期而让自身在该项产品的知识产权掌控力丧失么,答案无疑是否定的。相比Sunpower的知识产权大而全的布局方式,Sanyo-Panasonic的产品线单一,集中主要力量着力于核心的HIT产品结构的各功能结构层的质量提升和整体性能的提高。Sanyo-Panasonic在HIT电池技术上累计布局超过1000件专利,在2007-2012是其技术开发、专利保护的爆发时期,在本征a-Si∶H钝化层、背部场结构、高电导高透ITO、陷光结构、金属化栅线等关键技术的持续技术开发和大量的专利布局,使其在2013年转化效有极大的提升,并加强了在HIT电池专利组合上的绝对技术优势,国内厂商在进行HIT产品推广时,在技术爆发期和后续改进时期的相关技术专利将构成不可回避的高知识产权风险雷区。

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图 8 全球申请技术趋势图

2.专利申请的技术分布

Sanyo-Panasonic按照聚类主题的申请量来看,各主要主题下数量较大,除固有的技术开发外,低温金属化、沉积工艺优化,改善钝化层、光透过率高及导电性好的发射层材料、与其他高效电池技术结合的新技术等等都是其技术开发的新热点。

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图9 Sanyo-Panasonic专利不同技术点分布图

三、交叉指式背接触异质结(HBC)太阳电池

为了进一步提高单晶硅太阳电池转化效率,利用IBC电池高短路电流与SHJ电池高开路电压的优势,可结合成交叉指式背接触异质结(HBC)太阳电池,其结构示意图如图12所示。与IBC结构太阳电池相比,HBC太阳电池采用a-Si∶H作为双面钝化层取得更高的开路电压;与SHJ结构的太阳电池相比,采用SiN减反层取代TCO,减少光学损失能够取得更高的短路电流。

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图10 HBC 太阳电池结构示意图

日本Kaneka公司致力于单晶硅异质结太阳电池的研究,并与日本新能源技产业技术综合开发机构NEDO合作,2017年,将论文提交给《自然-能源》(NatureEnergy)杂志之后,他们又对研发的HBC太阳能电池进行了优化,达到了26.6%的转化效率电池,这一结果已经得到美国国家可再生能源实验室(NationalRenewable Energy Lab,NREL)的认可。该公司的HBC电(SHJ+IBC)前表面无金属电极,背部P、N层呈现有序规则的交错排列,大大降低了串联电阻Rs,且与P、N层接触相间的金属电极能够形成很好的欧姆接触,增大了短路电流。另外,优异的本征钝化层能够获取高的开路电压。这两大优势也决定了Kaneka公司能够相继取得世界晶硅电池的最高效率。

1.Kaneka的专利态势

相比于Sunpower公司和Sanyo-Panasonic公司,Kaneka公司是太阳电池行业的后起之秀,进入2009年之后其专利申请量较之前更进一个台阶,且其技术申请除日本之外,在欧美、中国等主要太阳电池技术、产业集中的国家和地区自始以来均有大量的专利布局,在技术开发的同时,也在进行着全面的知识产权布局。

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图11全球申请技术趋势图

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图12 全球申请技术分布

2.专利申请的技术分布

Kaneka公司在TCO光学膜和电极优化(如Ag电极上电镀Cu)降低了成本提高导电性,优质背面发射p-n区域注入制结、背面钝化方面有大量的技术专利,而背面有序规则的p-n区域交错排列技术,大大降低了串联电阻Rs,并通过优化接触性能和高质量成膜方面有大量的技术开发,在关键技术上布置了大量高价值专利。后发的竞争对手想要有效冲破技术重围,有大量的技术研究、专利布局工作亟待解决。

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图13 全球申请技术分布

小结

从实现高效电池产品的角度来说,SHJ电池及其与叉指背接触(IBC)技术结合的HBC电池,IBC背部与SHJ和TOPCon技术全钝化接触结合,能够在晶体硅太阳电池中取得更高的效率。在这些种类的太阳电池结构中,日、美公司牢牢占据着知识产权的制高点,从数量到质量,再到有针对性的专利组合布局,都是国内公司开展技术开发、新品上市绕不开的知识产权潜在风险,特别是在强知识产权保护时代来临的大背景下,技术后发企业更应学习技术先发企业的专利布局方式,在多种优势技术结合方面做更多的技术探索使新的技术能够得到有效的保护,才能在技术更迭、市场波诡云谲时杀出重围无风险抢占市场优势。


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