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美欧地区专利申请开始较早,发展平稳,专利申请量逐年上升,从2007年开始专利申请量出现大幅激增。而中国的专利申请起步较晚,2005年以前仅有极少量的专利申请,然而2006年的专利申请量就已经超过美国和欧洲,跃居3个地区之首,在2010年专利申请量更是比2009年增加了一倍。中美欧3个地区的专利申请都有所增长,中国的专利申请量增长最快,量也最大。
在2005年以前,主要发达国家已经有支持光伏发电的政策。旨在减少温室气体排放的《京都议定书》于2005年2月16日正式生效。欧盟、日本以及未签字的美国等发达国家,都积极发展可再生能源,这期间的专利申请主要以欧美地区为主,因为这些地区是光伏电池的主要生产地和主要市场。而中国对太阳能电池的研究起步于1958年,20世纪80年代末期,国内先后引进了多条太阳能电池生产线,使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW,这种产能一直持续到2002年,产量则只有2MW左右。2002年后,欧洲市场特别是德国市场的迅速扩大给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇。在世界光伏市场的强力拉动下,中国太阳能电池制造业通过引进、消化、吸收和再创新,获得了长足的发展。产业的发展刺激了专利申请的增长。
欧美中三个地区的专利申请主要集中于CIS(铜铟硒)/CIGS(铜铟镓硒)薄膜电池、晶体硅电池和聚光电池。而柔性电池、异质结电池和有机电池,申请量占比不多。从申请数量来看,薄膜电池组件已逐渐成为主流研发热点。而在薄膜电池专利申请量中,以CIS(铜铟硒)/CIGS(铜铟镓硒)薄膜电池和聚光电池的申请量占比最大。另外,咨询机构预测2016年,全球CIGS电池的产能,将达到200亿元人民币左右,成为最大规模薄膜电池产业之一。
国内申请人申请的专利主要集中于多晶硅电池、聚光电池和CIS(铜铟硒)/CIGS(铜铟镓硒)薄膜电池,可见国内申请人主要申请多晶硅电池领域的专利,其次为聚光电池和CIS/CIGS薄膜电池,光伏电池发展主要以晶体硅为主。
近年来,中国大量企业介入晶硅电池行业,主要生产组件,而在铜铟镓硒薄膜光伏电池、碲化镉薄膜光伏电池、有机太阳能电池前瞻性研究上投入较少。与美欧地区比较,中国偏向于成熟产业的制造,而在预研方面投入少。
太阳能电池组件可分为电池片制造和外围制造两部分。电池片生产完成后,还需要与一些外围设备进行组合封装。电池片外围制造的部件和方法包括组件结构、电池片连接、组件安装、电极制造、层压、吸收层、叠层结构、中间膜、散热部件、背板、边框、接线盒、焊接以及检测方法等。组件结构方面的专利居多,占比为59%,电池片连接占21%,组件安装占3%,电极制造占3%,余下类别专利占比较少。其中,组件结构方面的专利主要涉及组件整体的封装方法和结构,光伏企业在这一方面专利产出较多,电池片连接专利涉及电池片连接方式的技术,组件安装涉及组件的安装和加固技术,电极制造涉及电极结构和制造方面的技术。在焊接工艺、组件接线盒、组件检测方法、组件边框和组件背板方面,由于技术比较固定,不属于组件生产厂商的强项,创新较为困难,因此专利产出较少。
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