圖1   染料敏化太陽能電池相關專利申請的年申請量變化

圖2   染料敏化太陽能電池相關專利申請的國別分布

圖3   染料敏化太陽能電池相關專利申請的主要申請人

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雜、耗能大、成本高，其廣泛應用受到了限制。自1991年以后，染料敏化太陽能電池（Dye-Sensitized Solar Cell）因原材料廉價、制作工藝相對簡單、性能較穩定、衰減少等優勢進入人們的視線，并逐漸受到業內的廣泛關注。

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體薄膜、染料（光敏化劑）、氧化還原電解質、對電極和導電基底等幾部分組成，是一種以染料敏化寬帶隙半導體薄膜為光陽極的新型光伏電池。

本文以中國專利檢索數據庫（CPRS）中公開的專利文獻為切入點，對主要申請人及其技術領域進行分析，以便國內企業或研究機構更好地采取應對措施，保護核心技術和創新成果，并有的放矢地開展新技術研發，全面提升自主創新能力和水平。本文所有統計數據截至2010年3月22日止。

主要研發方向

最近幾年，光伏電池或者光伏發電技術的研究及應用在我國備受重視，國家發改委在2007年8月31日發布了《可再生能源中長期發展規劃》，并出臺了一系列扶持光伏產業發展的優惠政策；2008年3月3日又發布了《可再生能源發展“十一五”規劃》，進一步明確了中國可再生能源的發展目標。目前，我國已經成為國際光伏產品的生產基地。

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

再例如，在長期穩定性方面，染料敏化太陽能電池一般使用由有機溶劑和含有I-/I-3氧化還原對構成的液體電解質，這是損害其穩定性的“罪魁禍首”。因為高溫下電解質的泄漏和溶劑的蒸發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，都會對電池穩定性造成破壞性影響。另外，由于使用液體電解質可能引起的電解質熱化學反應以及由絕緣破壞引起的短路和非可逆光電化學反應等，也有可能破壞其穩定性。因而，探究合適的電解質凝膠和固態空穴傳輸材料來代替液態電解質，制備高轉換效率的準固態和全固態的染料敏化太陽能電池，是該技術領域的一個重要研究方向。

近幾年專利申請量猛增

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

專利申請人主要來自中日韓

根據圖2所示的染料敏化太陽能電池相關專利申請國別分布情況可知，中國申請人在華的相關申請量排在第一位，占總申請量（447件）的74.7％，日本和韓國申請人在華的專利申請量排在第二位和第三位，分別占總申請量的13.2％和4.0%。由此可見，國內在該領域的技術發展較為迅速，在專利申請量上具有絕對優勢。

日本和韓國相對于其他國家而言，在該領域的技術實力比較雄厚，研發投入較多，專利保護意識很強，而且比較重視中國市場，已經開始在中國進行相關的專利布局。

上圖3列舉了染料敏化太陽能電池領域專利申請的主要申請人，可以看出，申請量排在前十位的申請人中，除了韓國的三星位居第十名（與東南大學、南京大學、清華大學、武漢大學并列）之外，其余申請人均為中國企業或科研院所，日本化藥則排在第十二名。

此外，值得注意的是，該領域的國內主要申請人中除了彩虹集團一家企業外，其余均為中科院研究所或高校。這表明，國內高校及中科院對該技術領域高度關注，已經投入了一定的研發力量，并具有較強的專利保護意識，以期在該領域的國際競爭中搶占先機。

中國企業要在全球專利戰略中占優

通過以上分析不難發現，染料敏化太陽能電池是太陽能光伏發電技術領域中較新的一個研究分支，目前仍處于實驗室研發階段，其專利申請大多在2000年之后；國內在該領域發展較為迅速，高校及科研院所對該技術領域高度關注，已經投入一定的研發力量，并具有較強的專利保護意識；日本和韓國在該領域的技術實力比較雄厚，研發投入較多，并已經開始在中國進行相關專利布局。國內有關企業或科研機構可以重點關注該領域新技術的研發，利用新材料、新工藝產出一些技術含量較高的核心專利，力爭在全球專利戰略中處于優勢地位。