圖1   染料敏化太陽能電池相關(guān)專利申請(qǐng)的年申請(qǐng)量變化

圖2   染料敏化太陽能電池相關(guān)專利申請(qǐng)的國別分布

圖3   染料敏化太陽能電池相關(guān)專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人

一提到綠色能源或者可再生能源，人們幾乎馬上想到太陽能電池。最早的太陽能電池是硅太陽能電池，誕生于1954年，距今已有50多年的歷史了。不過，由于硅太陽能電池制作工藝復(fù)雜、耗能大、成本高，其廣泛應(yīng)用受到了限制。自1991年以后，染料敏化太陽能電池（Dye-Sensitized Solar Cell）因原材料廉價(jià)、制作工藝相對(duì)簡單、性能較穩(wěn)定、衰減少等優(yōu)勢(shì)進(jìn)入人們的視線，并逐漸受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。

那么，什么是染料敏化太陽能電池呢？染料敏化太陽能電池是由納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料（光敏化劑）、氧化還原電解質(zhì)、對(duì)電極和導(dǎo)電基底等幾部分組成，是一種以染料敏化寬帶隙半導(dǎo)體薄膜為光陽極的新型光伏電池。

本文以中國專利檢索數(shù)據(jù)庫（CPRS）中公開的專利文獻(xiàn)為切入點(diǎn)，對(duì)主要申請(qǐng)人及其技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行分析，以便國內(nèi)企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)更好地采取應(yīng)對(duì)措施，保護(hù)核心技術(shù)和創(chuàng)新成果，并有的放矢地開展新技術(shù)研發(fā)，全面提升自主創(chuàng)新能力和水平。本文所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)截至2010年3月22日止。

主要研發(fā)方向

最近幾年，光伏電池或者光伏發(fā)電技術(shù)的研究及應(yīng)用在我國備受重視，國家發(fā)改委在2007年8月31日發(fā)布了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，并出臺(tái)了一系列扶持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策；2008年3月3日又發(fā)布了《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》，進(jìn)一步明確了中國可再生能源的發(fā)展目標(biāo)。目前，我國已經(jīng)成為國際光伏產(chǎn)品的生產(chǎn)基地。

但是，我國在染料敏化太陽能電池技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面仍面臨著許多問題，主要集中在光電轉(zhuǎn)換效率、大面積化、液態(tài)電解液封裝和長期穩(wěn)定性等方面。例如，在光電轉(zhuǎn)換效率方面，目前染料敏化太陽能實(shí)驗(yàn)室小面積電池（0.2cm2）最高效率可達(dá)11%，但100cm2的電池效率只有5%至9%，遠(yuǎn)遜于硅系列電池及砷化鎵電池等商用太陽能電池。

再例如，在長期穩(wěn)定性方面，染料敏化太陽能電池一般使用由有機(jī)溶劑和含有I-/I-3氧化還原對(duì)構(gòu)成的液體電解質(zhì)，這是損害其穩(wěn)定性的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。因?yàn)楦邷叵码娊赓|(zhì)的泄漏和溶劑的蒸發(fā)以及由溶液的熱膨脹、收縮而引起的封裝材料、納米多孔薄膜的剝離和敏化染料的脫落等，都會(huì)對(duì)電池穩(wěn)定性造成破壞性影響。另外，由于使用液體電解質(zhì)可能引起的電解質(zhì)熱化學(xué)反應(yīng)以及由絕緣破壞引起的短路和非可逆光電化學(xué)反應(yīng)等，也有可能破壞其穩(wěn)定性。因而，探究合適的電解質(zhì)凝膠和固態(tài)空穴傳輸材料來代替液態(tài)電解質(zhì)，制備高轉(zhuǎn)換效率的準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)的染料敏化太陽能電池，是該技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。

近幾年專利申請(qǐng)量猛增

染料敏化太陽能電池領(lǐng)域的相關(guān)專利申請(qǐng)，截至2010年3月22日所公開的數(shù)據(jù)，該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量為447件，從圖1所示的染料敏化太陽能電池相關(guān)專利申請(qǐng)的年申請(qǐng)量變化情況可知，2000年之前該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展還處于萌芽期，僅在1996年和1999年分別有1件專利申請(qǐng)；2000年至2006年，該領(lǐng)域處于發(fā)展的初期階段，申請(qǐng)量緩慢增加；2006年至今，進(jìn)入快速發(fā)展階段，其申請(qǐng)量迅速增長并保持較快的發(fā)展勢(shì)頭，其中，2008年的申請(qǐng)量已超過100件（2008年度和2009年度尚有未滿18月公開的專利申請(qǐng)，所以2008年和2009的申請(qǐng)量未全面體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中）。

專利申請(qǐng)人主要來自中日韓

根據(jù)圖2所示的染料敏化太陽能電池相關(guān)專利申請(qǐng)國別分布情況可知，中國申請(qǐng)人在華的相關(guān)申請(qǐng)量排在第一位，占總申請(qǐng)量（447件）的74.7％，日本和韓國申請(qǐng)人在華的專利申請(qǐng)量排在第二位和第三位，分別占總申請(qǐng)量的13.2％和4.0%。由此可見，國內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展較為迅速，在專利申請(qǐng)量上具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

日本和韓國相對(duì)于其他國家而言，在該領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力比較雄厚，研發(fā)投入較多，專利保護(hù)意識(shí)很強(qiáng)，而且比較重視中國市場，已經(jīng)開始在中國進(jìn)行相關(guān)的專利布局。

上圖3列舉了染料敏化太陽能電池領(lǐng)域?qū)＠�申�?qǐng)的主要申請(qǐng)人，可以看出，申請(qǐng)量排在前十位的申請(qǐng)人中，除了韓國的三星位居第十名（與東南大學(xué)、南京大學(xué)、清華大學(xué)、武漢大學(xué)并列）之外，其余申請(qǐng)人均為中國企業(yè)或科研院所，日本化藥則排在第十二名。

此外，值得注意的是，該領(lǐng)域的國內(nèi)主要申請(qǐng)人中除了彩虹集團(tuán)一家企業(yè)外，其余均為中科院研究所或高校。這表明，國內(nèi)高校及中科院對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域高度關(guān)注，已經(jīng)投入了一定的研發(fā)力量，并具有較強(qiáng)的專利保護(hù)意識(shí)，以期在該領(lǐng)域的國際競爭中搶占先機(jī)。

中國企業(yè)要在全球?qū)＠麘?zhàn)略中占優(yōu)

通過以上分析不難發(fā)現(xiàn)，染料敏化太陽能電池是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中較新的一個(gè)研究分支，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，其專利申請(qǐng)大多在2000年之后；國內(nèi)在該領(lǐng)域發(fā)展較為迅速，高校及科研院所對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域高度關(guān)注，已經(jīng)投入一定的研發(fā)力量，并具有較強(qiáng)的專利保護(hù)意識(shí)；日本和韓國在該領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力比較雄厚，研發(fā)投入較多，并已經(jīng)開始在中國進(jìn)行相關(guān)專利布局。國內(nèi)有關(guān)企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)可以重點(diǎn)關(guān)注該領(lǐng)域新技術(shù)的研發(fā)，利用新材料、新工藝產(chǎn)出一些技術(shù)含量較高的核心專利，力爭在全球?qū)＠麘?zhàn)略中處于優(yōu)勢(shì)地位。