高效隧穿氧化物钝化接触式太阳能电池专利分析_translate

Q 能 量 PMDPIJ 能 量 2020， 13， 3060； DOI 10.3390/en13123060 www.mdpi.com/journal/能 量 条 款高 效 隧 道 氧 化 钝 化 接 触 太 阳 能 电 池 专 利 分 析蔡 志 华 卩 ❿ ， 刘 东 宽 和 宝 文 学 1， *1 国 立 高 雄 科 技 大 学 工 程 学 院 ， No 台 湾 高 雄 824 大 学 路 1 号 ； 0515914nkust.edu.twC-W.T.；tkliunkust.edu.twT-K.L. 2 金 属 工 业 研 究 与 发 展 中 心 ， 编 号 。 台 湾 高 雄 811高 南 公 路 1001号*通 信 hpowennkust.edu.tw； 电 话 。 *第 886-701-1000电 话 分 机 32212检 查 一 下 丄 丄 更新摘 要 高 效 隧 穿 氧 化 物 钝 化 接 触 TOPCon太 阳 能 电 池 是 传 统 的 PN结 结 构 ， 结 合 了 使 用 钝 化 硅 表 面 薄膜 将 金 属 与 硅 片 分 离 的 优 点 。 本 研 究 提 出 了 高 效 TOPCon太 阳 能 电 池 的 专 利 分 析 首 先 对 TOPCon太 阳能 电 池 的 结 构 和 工 艺 技 术 进 行 了 分 析 ， 作 为 专 利 检 索 关 键 词 的 依 据 。 提 供 专 利 管 理 图 表 分 析 ， 进 而 对研 究 主 体 上 的 主 要 研 究 国 家 和 重 要 厂 商 的 专 利 组 合 进 行 认 定 此 外 ， 还 利 用 技 术 功 能 矩 阵 分 析 来 理 解 研究 课 题 的 技 术 发 展 趋 势 。 结 果 表 明 ， TOPCon 太 阳 能 电 池 技 术 目 前 在 2019 年 进 入 成 熟 阶 段 ， 专 利 数 量排 名 前 三 的 公 司 是 LG 电 子 、 太 阳 电 力 和 太 阳 能 城 （ 2016年 被 特 斯 拉 收 购 ） 。 太 阳 电 力 是 最 早 的 专 利 受让 人 ， LG 电 子 是 追 随 者 ， 而 其 专 利 产 出 在 2014 年 后 严 重 集 中 。 专 利 技 术 -功 能 矩 阵 发 现 器 件 相 关 技 术的 发 展 重 点 是 隧 穿 氧 化 物 和 多 晶 硅 ， 共 21项 专 利 ， 工 艺 相 关 技 术 的 发 展 重 点 是 隧 穿 氧 化 物 层 的 工 艺 和 多 晶 硅 薄 膜 的 工 艺 基 于 分 析 结 果 ， 对 研 究 课 题 的 未 来 发 展 前 景 和 专 利 组 合 方 向 进 行 评 价 关 键 词 专 利 分 析 ； TOPCon； 太 阳 能 电 池 ； 专 利 组 合 .1. 导 言在 过 去 半 个 世 纪 中 ， 大 量 石 油 燃 料 的 使 用 对 其 经 济 效 益 作 出 了 反 应 ， 导 致 温 室 气 体 的 浓 度 迅 速 增加 ， 例 如 大 气 中 的 二 氧 化 碳 。 全 球 变 暖 、 海 平 面 上 升 和 全 球 气 候 变 化 日 益 明 显 。 这 一 现 象 对 水 资 源 、作 物 、 自 然 生 态 系 统 和 人 类 健 康 造 成 了 巨 大 的 负 面 影 响 。 因 此 ， 全 球 变 暖 和 能 源 危 机 已 成 为 亟 待 解 决的 问 题 ， 因 此 各 种 可 再 生 能 源 技 术 的 发 展 已 成 为 当 前 行 业 的 重 要 问 题 。 [1]2图 1显 示 了 全 球 能 源 供 应 预 测 。 如 图 所 示 ， 到 2050年 ， 全 球 能 源 供 应 的 近 50将 来 自 可 再 生 能源 。 图 表 显 示 全 球 电 力 生 产 源 预 测 。 全 球 85以 上 的 电 力 是 由 可 再 生 能 源 产 生 的 ， 其 中 包 括 太 阳 能 光 伏 和 太 阳 能 热 的 太 阳 能 电 力 占 40。 [2,3] 能 源 2020， 13， 3060 216 天 然 气 海 上 风 岸 上 风太 阳 能 光 伏 发 电太 阳 能 热 水 电 生 物 质 燃料 CHP 生 物 质 燃 料 地热核燃 气 热 电 联 产燃 气燃 油 燃 煤 热 电 联 产燃 煤1 表 格 显 示 了 各 种 类 型 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 和 每 瓦 的 价 格 。 然 而 ， 由 于 目 前 世 界 上 对 下 一 代 高效 太 阳 能 电 池 的 研 究 和 开 发 的 积 极 态 度 ， 表 中 的 数 据 将 在 几 年 内 迅 速 更 新 。 [49] 未 来 10 至 20年 ， 预 计 晶 体 硅 片 太 阳 能 电 池 仍 将 是 光 伏 市 场 的 主 流 。 然 而 ， 太 阳 能 产 业 几 乎 完 全脱 离 了 传 统 的 Al 背 表 面 场 Al-BSF太 阳 能 电 池 的 多 晶 产 业 。 甚 至 钝 化 发 射 极 和 后 电 池 PERC基 太 阳 能电 池 更 多 地 从 多 晶 型 到 单 晶 型 。 而 钝 化 发 射 极 后 完 全 扩 散 PERT太 阳 能 电 池 ， 不 像 标 准 太 阳 能 电 池 和PERC， 两 者 都 使 用 铝 合 金 BSF， 有 一 个 扩 散 的 后 表 面 。 到 2025年 ， 使 用 n型 衬 底 的 高 效 太 阳 能 电 池 将 世 界 一 次 能 源 供 应单 位 EJ/YR 太 阳 能光 伏 发太 阳 热 能500 生 物 质地 热核 燃 料水 电 图 1. 全 球 能 源 供 应 预 测 。 [1]世 界 发 电 量 按 电 站 类 型 划 分 . 图 2. 全 球 电 力 生 产 源 预 测 [1] 能 源 2020， 13， 3060 316成 为 市 场 的 主 流 产 品 虽 然 有 机 -无 机 卤 化 物 钙 钛 矿 最 近 被 开 发 为 一 种 高 效 率 的 新 型 光 吸 收 体 ， 用 于 串 联太 阳 能 应 用 ， 但 钙 钛 矿 型 串 联 太 阳 能 电 池 的 开 发 仍 在 实 验 室 研 究 水 平 上 进 行 ， 而 且 不 会 很 快 商 业 化 ， 因为 取 代 硅 基 太 阳 能 电 池 的 成 本 很 高 。在 光 伏 技 术 的 性 质 中 ， 效 率 的 提 高 最 终 会 导 致 成 本 的 降 低 。 因 此 ， 经 过 批 量 生 产 和 竞 争 ， 使 用 高效 太 阳 能 电 池 的 光 伏 组 件 将 具 有 与 传 统 电 池 相 同 或 更 低 的 价 格 。 具 有 本 征 薄 膜 HIT和 数 字 间 反 向 接 触IBC太 阳 能 电 池 的 异 质 结 特 别 是 高 效 硅 基 太 阳 能 电 池 ， 效 率 大 于 26。 在 HIT太 阳 能 电 池 结 构 中 ， 薄的 本 征 非 晶 硅 a-Si层 被 用 来 钝 化 硅 表 面 ， 这 是 单 晶 n型 硅 片 顶 部 和 底 部 表 面 的 缓 冲 层 中 型 散 货 箱 是 一种 背 接 触 能 量 转 换 装 置 ， 而 不 是 前 接 触 能 量 转 换 。 因 此 ， 在 没 有 顶 部 表 面 任 何 金 属 带 阴 影 的 情 况 下 ， IBC太 阳 能 电 池 可 以 接 收 电 池 的 整 个 前 部 以 吸 收 阳 光 ， 从 而 将 更 多 的 光 子 转 化 为 能 量 。 虽 然 每 个 电 池 的 附加 值 使 其 成 为 可 取 的 ， 但 与 传 统 的 Al-BSF 太 阳 能 电 池 相 比 ， HIT和 IBC太 阳 能 电 池 的 生 产 过 程 略 复 杂 。 表 1. 各 种 类 型 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 。转 换 效 率 （ ） AM1.5G泰 pe 旧 材 料 _ 在 公 元 前 25实 验 室 尺寸 商 业 规 模GaAs（ 薄 膜 电 池 ） 29.10.6（ 0.998 厘米 ） 2 -三 至五 多 个 路 口Ga In P/Ga As/Ge 37.91.2（ 1.047 厘米 ） 2 -Si 多 晶 硅 多 晶 硅 PERC 22.80.3（ 246.7 厘米 ） 2 19.9（ 15,143 厘 米 ） 2单 晶 体 击 中 /IBC 26.70.5（ 79 厘 米 ）2 23（ 11562 厘 米 ） 2无 定 形 的 非 晶 硅 10.20.3（ 1.001 厘米 ） 2 8.2（ 15,400 厘 米 ） 2薄 膜 Si 无 定 形 /微 结 晶 堆 栈 非 晶 /微 晶 Si 串 联 140.4（ 1.045 厘米 ） 2 13（ 15,400 厘 米 ） 2ii-vi Cd-Te 210.4（ 1.0623 厘 米 ） 2 18.6（ 7039 厘 米 ） 2i-ii-vi 雪 茄 23.350.5（ 1.043 厘米 ） 2 19.2（ 7200 厘 米 ） 2新 出 现 的 PV 染 敏 化 . 11.90.4（ 1.005 厘米 ） 2 -有 机 /无 机 钙 钛 矿 21.60.6（ 1.0235 厘 米 ） 2 11.6（ 802 厘 米 ） 2[7,8][9]此 外 ， 隧 穿 氧 化 物 钝 化 接 触 TOPCon技 术 由 于 其 优 异 的 钝 化 能 力 和 高 场 效 应 电 荷 的 驱 动 效果 ， 也 可 以 实 现 高 效 率 目 前 ， TOPCon太 阳 能 电 池 正 在 吸 引 许 多 研 究 机 构 和 制 造 商 的 兴 趣 。 近 年 来 ，TOPCon太 阳 能 电 池 技 术 在 国 内 和 国 际 单 位 引 起 了 广 泛 的 关 注 。 多 家 研 究 单 位 已 申 请 并 安 排 相 关 专 利 申请 通 过 隧 穿 氧 化 层 表 面 钝 化 和 选 择 性 接 触 ， 通 过 重 掺 杂 多 晶 硅 薄 膜 实 现 极 低 的 复 合 率 是 TOPCon太 阳能 电 池 的 主 要 特 点 。 与 其 他 潜 在 的 高 效 硅 基 太 阳 能 电 池 如 HIT/IBC相 比 ， TOPCon 太 阳 能 电 池 的 优 点是 可 以 从 现 有 的 PERC 技 术 升 级 。 因 此 ， 在 理 论 上 ， 较 少 的 资 本 投 资 可 以 用 来 改 进 现 有 的 PERC太 阳 能 电 池 生 产 线 。 托 普 康 太 阳 能 电 池 可 以 实 现 太 阳 能 电 池 效 率 绝 对 值 提 高 1的 良 好 增 量 。 此 外 ， 根 据 应 用领 域 的 不 同 ， 有 时 TOPcon被 称 为 “载 波 选 择 性 触 点 ”。 不 仅 在 光 伏 领 域 ， 而 且 光 伏 辅 助 H2生 产 或 太 阳能 燃 料 领 域 ， 这 是 一 个 新 兴 的 领 域 的 TOPcon设 备 应 用 。 专 利 申 请 中 披 露 的 信 息 对 于 识 别 特 定 技 术 领 域的 趋 势 是 有 价 值 的 。 此 外 ， TOPCon太 阳 能 电 池 的 专 利 申 请 质 量 ， 以 及 专 利 布 局 策 略 ， 也 会 影 响 后 续 进入 者 的 申 请 因 此 ， 根 据 专 利 文 献 提 供 的 信 息 ， 研 究 TOPCon 太 阳 能 电 池 的 发 展 趋 势 是 值 得 研 究 的 。 然而 ， 利 用 最 新 的 专 利 文 件 进 行 讨 论 ， 没 有 发 现 TOPCon 太 阳 能 电 池 技 术 的 发 展 趋 势 。 由 于 其 工 业 应 用潜 力 巨 大 ， 研 究 该 领 域 的 专 利 申 请 是 非 常 必 要 的 。 本 研 究 旨 在 研 究 TOPCon 太 阳 能 电 池 技 术 现 有 专 利申 请 中 的 特 殊 方 面 .[10,11]1. 哪 些 国 家 /公 司 /申 请 人 在 过 去 几 年 里 申 请 专 利 ， 正 在 分 析 专 利 管 理 图 表 能 源 2020， 13， 3060 4162. 通 过 分 析 IPC分 类 和 技 术 集 群 ， 可 以 确 定 当 前 应 用 的 哪 些 技 术 趋 势 3. 通 过 分 析 技 术 功 能 矩 阵 来 识 别 技 术 密 集 区 和 技 术 空 白 区 的 分 布 ， 可 以 指 出 未 来 的 研 究 方 向 在 专 利 分 析 的 基 础 上 ， 所 涉 及 的 公 司 可 以 决 定 研 究 和 开 发 的 方 向 ， 也 可 以 避 免 侵 犯 竞 争 对 手 的 专利 。 因 此 ， 本 研 究 拟 对 TOPCon 太 阳 能 电 池 进 行 专 利 分 析 。 本 文 的 其 余 部 分 组 织 如 下 第 一 节 说 明 了本 研 究 对 光 伏 技 术 的 研 究 背 景 和 动 机 ； 第 二 节 讨 论 了 拟 申 报 的 废 旧 技 术 的 相 关 文 献 综 述 ， 包 括 TOPCon太 阳 能 电 池 的 意 义 ； 第 三 节 展 示 了 研 究 内 容 ， 以 及 专 利 搜 索 安 排 ； 第 四 节 概 述 了 分 析 结 果 ， 包 括 专 利 管理 分 析 和 技 术 功 能 矩 阵 分 析 。 最 后 ， 总 结 了 整 个 研 究 的 发 现 ， 以 及 专 利 布 局 策 略 的 建 议 。2. 文 献 综 述 2.1. 综 述 TOPCon太 阳 能 电 池 技 术2.1.1. 发 展 历 史晶 体 硅 片 太 阳 能 电 池 在 过 去 的 几 十 年 中 得 到 了 很 好 的 研 究 。 当 金 属 与 硅 片 直 接 接 触 时 ， 在 结 附 近有 较 大 的 电 子 密 度 ， 导 致 太 阳 能 电 池 的 大 复 合 损 耗 。 在 过 去 ， 有 两 种 方 法 可 以 最 大 限 度 地 减 少 金 属 与硅 片 直 接 接 触 的 载 流 子 复 合 （ 1通 过 减 少 接 触 面 积 和 使 用 局 部 轻 掺 杂 ； 2） 通 过 使 用 钝 化 硅 表 面 的 薄膜 ， 将 金 属 与 硅 片 分 离 。 上 述 方 法 的 第 一 个 例 子 是 PassivatedEmitter 和 后 电 池 PERC， 它 是 从 传 统 的PN结 结 构 中 导 出 的 ， 仅 在 发 射 极 接 触 区 域 使 用 局 部 掺 杂 目 前 ， 其 效 率 可 达 22.8。 上 述 方 法 的 第 二个 例 子 是 松 下 公 司 开 发 的 与 本 征 薄 层 HIT太 阳 能 电 池 的 异 质 结 ， 其 效 率 目 前 报 道 为 26.7。 [1214][4,5]也 可 以 看 出 ， TOPCon太 阳 能 电 池 是 从 传 统 的 PN结 结 构 中 衍 生 出 来 的 ， 结 合 了 上 述 两 种 方 法 的 优点 。 近 年 来 ， 由 于 优 良 的 钝 化 作 用 ， TOPCon太 阳 能 电 池 已 成 为 世 界 研 究 的 主 流 。 目 前 ， 具 有 全 区 域电 荷 载 流 子 选 择 性 反 向 接 触 的 n 型 太 阳 能 电 池 是 德 国 弗 劳 恩 霍 夫 研 究 所 提 出 的 一 种 双 面 接 触 太 阳 能 电 池 ， 效 率 最 高 记 录 为 26.7 这 种 高 效 率 是 由 于 n 型 硅 具 有 较 高 的 杂 质 耐 受 性 优 势 ， 表 面 缺 陷 被 很 好 地钝 化 所 致 许 多 报 道 表 明 ， 用 于 TOPCon 太 阳 能 电 池 的 衬 底 电 阻 在 1到 10Q cm 之 间 可 以 达 到 25以 上的 效 率 。 为 了 提 高 太 阳 能 电 池 的 效 率 ， 保 持 一 个 可 以 继 续 优 化 的 过 程 ， 在 所 提 出 的 TOPCon 太 阳 能 电池 中 使 用 了 电 荷 载 流 子 选 择 性 接 触 [4,5][14]与 传 统 的 硅 基 太 阳 能 电 池 相 比 ， TOPCon太 阳 能 电 池 具 有 以 下 功 能 [15,16]1. 超 薄 氧 化 层 填 充 了 在 单 晶 表 面 发 生 的 缺 陷 ， 从 而 提 高 了 转 换 效 率 。2. 超 薄 氧 化 物 层 允 许 快 速 电 子 /空 穴 迁 移 ， 这 取 决 于 衬 底 的 电 导 率 类 型 。3. 由 于 高 掺 杂 多 晶 硅 的 高 导 电 性 ， 可 以 降 低 结 电 阻 ， 增 加 输 出 电 流 。2.1.2. 太 阳 能 电 池 的 结 构3图 为 TOPCon太 阳 能 电 池 的 基 本 结 构 ， 主 要 由 n 型 衬 底 上 的 PN结 形 成 。 细 胞 被 Al钝 化 [6,14]在 P型 表 面 上 的 O3 薄 膜 ， 由 超 薄 的 2nmSiO 组 成 [17]隧 穿 层 和 N 型 表 面 的 重 掺 杂 多 晶 硅 层 。 该 太 阳 能 电 池 的 主 要 特 点 是 通 过 隧 穿 氧 化 层 进 行 表 面 钝 化 ， 通 过 重 掺 杂 多 晶 硅 薄 膜 实 现 极 低 的 复 合 率 。 隧 道硅 O2[18]层 需 要 足 够 薄 ， 以 允 许 大 多 数 载 体 隧 道 ， 但 同 时 ， 它 的 场 效 应 可 以 防 止 少 数 载 体 的 传 输 。 通 过物 理 气 相 沉 积 PVD， 如 溅 射 或 原 子 层 沉 积 ALD， 或 化 学 气 相 沉 积 CVD， 如 低 压 化 学 气 相 沉 积LPCVD， 或 等 离 子 体 增 强 化 学 气 相 沉 积 PECVD来 调 整 氢 稀 释 速 率 ， 从 而 改 变 重 掺 杂 多 晶 硅 薄 膜 的 钝化 质 量 由 于 多 晶 硅 薄 膜 中 含 有 大 量 的 氢 原 子 ， 多 晶 硅 薄 膜 具 有 良 好 的 钝 化 性 能 。 [19] 能 源 2020， 13， 3060 516 图 3. 隧 穿 氧 化 物 钝 化 接 触 TOPCon太 阳 能 电 池 的 基 本 结 构 。2.1.3. 太 阳 能 电 池 的 过 程2.1.3.1. 超 氧 化 锡 层在 1.4至 1.5nm 左 右 形 成 TOPCon 太 阳 能 电 池 超 薄 氧 化 层 的 有 效 技 术 包 括 湿 化 学 浸 渍 、 热 氧 化 和UV/O3 处 理 。 其 中 ， 最 容 易 形 成 薄 氧 化 层 的 方 法 是 在 90C以 上 的 温 度 下 ， 在 酸 性 溶 液 中 湿 化 学 浸 渍 。热 氧 化 过 程 按 使 用 的 氧 化 气 氛 可 进 一 步 分 为 干 氧 氧 化 和 湿 氧 氧 化 干 氧 氧 化 利 用 干 燥 的 纯 氧 作 为 氧 化 气氛 ， 氧 气 在 高 温 下 与 肼 气 体 直 接 反 应 ， 形 成 氧 化 膜 。 湿 氧 是 作 为 氧 化 气 氛 的 高 纯 水 蒸 气 ， 表 面 的 氧 化物 和 水 分 子 反 应 形 成 氧 化 膜 。 一 般 情 况 下 ， 湿 氧 的 氧 化 速 率 大 于 干 氧 氧 化 [15,17]2.1.3.2. 掺 杂 多 晶 硅 层重 掺 杂 的 多 晶 硅 薄 膜 是 通 过 1通 过 LPCVD沉 积 硅 膜 ， 与 额 外 的 离 子 掺 杂 结 合 ， 或 2通 过 PECVD 直 接 沉 积 掺 杂 硅 膜 层 而 形 成 的 。2.2. 专 利 分 析 综 述2.2.1. 专 利[2025] 专 利 是 授 予 研 究 产 品 或 技 术 人 员 的 权 利 ， 是 科 学 技 术 发 展 最 常 用 的 保 护 方 法 设 立 专 利 的 目的 是 为 了 让 发 明 权 人 在 一 定 期 限 内 阻 止 他 人 制 作 ， 使 用 或 销 售 其 发 明 ， 因 此 可 以 保 护 发 明 人 的 权 利 专利 的 数 量 表 明 了 科 技 知 识 的 进 步 ， 也 揭 示 了 技 术 的 发 展 。 专 利 数 据 常 用 于 技 术 评 价 和 预 测 在 当 前 的 企业 竞 争 中 ， 知 识 产 权 是 全 球 主 要 研 发 公 司 用 来 遏 制 竞 争 对 手 的 最 有 力 工 具 之 一 。 行 业 内 的 专 利 信 息 数据 越 详 细 ， 制 造 商 就 越 能 制 定 公 司 的 经 营 战 略 、 研 发 战 略 和 专 利 战 略 。 因 此 ， 在 研 发 之 初 进 行 彻 底 的专 利 分 析 和 规 划 是 未 来 商 业 领 袖 必 须 特 别 关 注 的 话 题 。 [26]2.2.2. 专 利 分 析 专 利 分 析 是 系 统 组 织 专 利 信 息 的 必 要 途 径 通 过 在 可 视 化 图 表 上 呈 现 专 利 数 据 ， 复 杂 的 专 利 相 关 信息 变 得 清 晰 ， 因 此 读 者 可 以 很 容 易 地 了 解 专 利 技 术 在 该 领 域 的 发 展 ， 以 及 其 他 信 息 。 随 着 专 利 分 析 的使 用 ， 研 究 人 员 可 以 进 行 研 究 、 开 发 和 投 资 管 理 。 专 利 分 析 是 技 术 研 究 规 划 和 知 识 产 权 管 理 的 有 效 工具 ； 因 此 ， 专 利 分 析 是 技 术 竞 争 分 析 和 技 术 趋 势 分 析 的 基 础 。 [27][28] 能 源 2020， 13， 3060 6163. 方 法3.1. 专 利 搜 索 策 略本 研 究 采 用 MTrends专 利 检 索 分 析 系 统 软 件 。 搜 索 领 域 包 括 美 国 、 欧 盟 和 世 界 知 识 产 权 组 织 （ 知识 产 权 组 织 ） 。 搜 索 期 为 1976年 至 2019/07/31。 分 析 时 ， 将 申 请 号 相 同 的 专 利 合 并 为 一 个 案 例 进 行 分析 搜 索 策 略 是 根 据 TOPCon太 阳 能 电 池 在 相 应 领 域 的 重 要 技 术 特 征 设 置 搜 索 关 键 字 ， 如 表 所 示 ， 少 数相 关 专 利 被 淘 汰 ， 对 搜 索 专 利 的 内 容 进 行 了 初 步 解 释 。 删 除 了 一 些 不 符 合 主 题 的 专 利 后 ， 搜 索 结 果 有173个 案 例 ， 共 220项 专 利 ， 其 中 53项 获 得 批 准 ， 167项 发 表 。 2.表 2 TOPCon太 阳 能 电 池 专 利 分 析 的 检 索 策 略 。 关 键 词 田 野太 阳 能 电 池光 伏 抽 象 的*隧 道 标 题钝 化 * 索 赔氧 化 物 国 际 专 利 分 类 IPC.硅*该 词 的 末 尾 附 有 该 词 后 面 的 所 有 字 母 。3.2. 专 利 管 理 图 表通 常 ， 专 利 分 析 包 括 两 种 分 析 类 型 专 利 管 理 分 析 和 技 术 功 能 矩 阵 分 析 。专 利 管 理 图 表 可 以 以 不 同 的 方 式 显 示 研 究 主 题 的 发 展 趋 势 ， 如 “专 利 数 量 ”、 “国 家 ”、 “公 司 ”、 “国际 专 利 分 类 IPC”、 “技 术 生 命 周 期 ”等 。 重 要 专 利 管 理 图 表 说 明 如 下 1. 历 年 专 利 数 量 分 析 本 分 析 用 于 探 索 各 年 度 专 利 申 请 和 发 表 数 量 ； 从 而 观 察 TOPCon太 阳 能 电 池 技术 随 时 间 的 专 利 发 展 趋 势 专 利 申 请 日 是 指 专 利 申 请 日 ， 专 利 公 布 日 是 指 专 利 申 请 提 前 公 布 的 日 期 2. 技 术 生 命 周 期 分 析 这 一 分 析 有 四 个 不 同 的 阶 段 研 究 和 发 展 ， 上 升 ， 成 熟 和 下 降 。 本 分 析 用 于观 察 TOPCon太 阳 能 电 池 的 技 术 发 展 阶 段 3. 国 别 分 析 本 分 析 用 于 探 索 各 国 TOPCon太 阳 能 电 池 技 术 的 发 展 ， 了 解 TOPCon 太 阳 能 电 池 技 术 领域 领 先 国 家 的 分 布 情 况 4. 专 利 受 让 人 分 析 本 分 析 用 于 探 讨 TOPCon太 阳 能 电 池 技 术 领 域 领 先 公 司 的 技 术 发 展 和 专 利 组 合 状况 ， 并 进 一 步 了 解 竞 争 对 手 的 研 发 方 向 5. 分 析 IPC分 类 通 常 情 况 下 ， 专 利 分 析 人 员 不 容 易 评 估 和 筛 选 大 量 的 专 利 搜 索 结 果 。 因 此 ， 本 分析 用 于 探 索 IPC， 帮 助 专 利 分 析 师 ， 更 准 确 地 筛 选 和 分 类 专 利 。技 术 功 能 矩 阵 分 析 是 另 一 种 分 析 技 术 ， 常 用 于 专 利 分 析 。 对 于 分 析 主 体 的 专 利 信 息 ， 逐 个 读 取 ，标 记 技 术 的 类 型 和 效 果 ， 然 后 进 行 统 计 。 通 过 分 析 技 术 功 能 矩 阵 ， 可 以 观 察 到 技 术 密 集 区 （ 技 术 雷 区 和 技 术 空 白 区 待 开 发 区 ） 的 分 布 情 况 ， 帮 助 公 司 避 免 在 技 术 密 集 区 侵 犯 他 人 专 利 ， 提 前 设 计 专 利 回 避 新 的 研 究 和 发 展 方 向 可 以 在 技 术 空 白 中 找 到 。4. 分 析 结 果4.1. 专 利 管 理 图 表4.1.1. 历 年 专 利 数 分 析图 4 显 示 了 TOPCon太 阳 能 电 池 多 年 来 专 利 数 量 的 趋 势 。 自 1977年 以 来 ， TOPCon太 阳 能 电 池 相关 技 术 拥 有 专 利 产 出 。 根 据 申 请 日 期 ， 自 2006年 以 来 有 明 显 的 产 出 ， 每 年 约 有 5 项 以 上 的 专 利 申 请 ，2014年 至 2016年 的 专 利 产 出 （ 20多 项 专 利 申 请 ） 相 对 较 多 。 根 据 专 利 发 表 日 期 ， 2016 年 至 2018年 每年 有 多 达 20种 或 更 多 的 专 利 出 版 物 ， 表 明 该 技 术 仍 处 于 峰 值 。 截 至 2019 年 7 月 数 据 ， 2019 年 专 利 信 能 源 2020， 13， 3060 716息 不 完 整 能 源 2020， 13， 3060 8 16出 版 年 ----------------------- 申 请 年 份30-i------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 图 4. 近 年 来 专 利 数 量 的 趋 势 。4.1.2. 技 术 生 命 周 期 分 析5 图 为 TOPCon 太 阳 能 电 池 的 技 术 生 命 周 期 趋 势 。 自 1977 年 以 来 ， TOPCon 太 阳 能 电 池 相 关 技 术 一 直处 于 研 发 阶 段 ， 自 2010年 以 来 进 入 上 升 阶 段 。 达 到 技 术 历 史 拐 点 ， 2019年 进 入 成 熟 期 然 而 ， 我 们 从相 关 的 行 业 新 闻 中 了 解 到 ， 这 项 技 术 尚 未 完 全 大 规 模 生 产 。 哦 哦 哦 ， 所 以 SS oooooooooooooooooooooooooo 一 年图 5. TOPCon太 阳 能 电 池 技 术 生 命 周 期 趋 势 。4.1.3. 国 家 分 析6绘 制 了 TOPCon太 阳 能 电 池 主 要 国 家 的 分 布 图 。 拥 有 TOPCon太 阳 能 电 池 专 利 最 多 的 国 家 是 美国 ， 共 有 103项 专 利 ， 能 源 2020， 13， 3060 9 16 美 国 ， 103， 60占 60以 上 。 其 次 是 韩 国 ， 共 有 37项 专 利 ， 占 比 21 第 三 个 是 荷 兰 ， 共 有 11项 专 利 4.1.4. 专 利 受 让 人 分 析 .76， 图 表 示 TOPCon太 阳 能 电 池 的 主 要 专 利 受 让 人 的 分 布 情 况 。 拥 有 TOPCon太 阳 能 电 池 专 利 数量 最 多 的 公 司 是 LG 电 子 ， 共 有 35项 专 利 其 次 是 SunPower、 SolarCity（ 特 斯 拉 于 2016 年 收 购 ） 和 应用 材 料 ， 分 别 拥 有 24、 13和 8项 专 利 。 与 图 中 所 示 的 主 要 国 家 的 分 布 相 比 ， 美 国 拥 有 最 多 的 专 利 ， 但受 让 人 分 散 。 韩 国 的 专 利 比 美 国 少 ， 但 专 利 集 中 在 LG 电 子 公 司 。 中 国 受 让 人 在 美 国 、 欧 盟 和 知 识 产 权 组 织 的 专 利 很 少 。 然 而 ， 中 国 制 造 商 已 经 投 资 于 TOPCon 太 阳 能 电 池 。 因 此 ， 据 估 计 ， 中 国 制 造 商 的 投 资 组 合 仍 以 国 内 为 主 。3表 显 示 了 主 要 专 利 受 让 人 的 研 发 强 度 比 较 。 根 据 专 利 数 量 、 其 他 人 /自 我 引 用 和 发 明 者 以 及 专 利的 平 均 年 龄 ， 观 察 到 LG 电 子 拥 有 相 对 最 强 的 研 发 能 力 ， 其 次 是 SunPower、 SolarCity（ 特 斯 拉 ） 、 应 用材 料 、 IBM和 Tempress。 根 据 表 ， LG 电 子 的 其 他 /自 我 引 用 的 数 量 都 是 0， 因 此 可 以 看 出 ， LG 电 子 的专 利 不 是 母 公 司 的 申 请 ， 而 且 3， 图 6. 分 布 主 要 国 家 的 TOPCon太 阳 能 电 池 能 源 2020， 13， 3060 10 16相 关 技 术 没 有 持 续 的 趋 势 。 相 反 ， 太 阳 电 力 的 专 利 大 多 是 家 长 申 请 ， 相 关 技 术 的 发 展 趋 势 不 断 。表 3 主 要 专 利 受 让 人 的 研 发 强 度 比 较 专 利 受 让 人 专 利 数 量 其 他 引 文 的 数 量 数 量自 我 引 用 发 明 家 人 数 平 均 专 利 年龄 活 动 专 利 年 相 对 研 发 能力 .LG电 子 35 0 0 66 2 6 100太 阳 力 量 24 7 3 32 5 10 69太 阳 城 （ 特 斯 拉 ） . 13 2 3 15 4 7 35应 用 材 料 8 0 0 7 9 4 16IBM 5 0 0 12 4 3 14压 力 5 0 0 8 1 2 138 图 为 主 要 专 利 受 让 人 的 技 术 发 展 时 间 表 。 从 技 术 发 展 的 时 间 表 来 看 ， 前 六 名 专 利 受 让 人 的 专 利 产 出 时 间 几 乎 都 是 在 2010 年 之 后 。 它 还 从 技 术 生 命 周 期 验 证 了 TOPCon 太 阳 能 电 池 相 关 技 术 自 1977年 以 来 拥 有 相 关 专 利 产 出 ， 自 2010 年 以 来 进 入 上 升 阶 段 。 从 图 中 可 以 推 断 出 以 下 结 论 81. 太 阳 电 力 是 六 大 公 司 中 最 早 的 专 利 受 让 人 。 据 估 计 ， 其 早 期 专 利 可 能 是 TOPCon太 阳 能 电 池 初始 结 构 的 母 体 应 用 。2. 应 用 材 料 是 一 家 设 备 制 造 商 。 其 专 利 产 出 集 中 在 2009 年 至 2013 年 期 间 据 估 计 ， 应 用 材 料 投资 于 太 阳 能 电 池 工 艺 ， 以 开 发 设 备 。 一 旦 设 备 开 发 完 成 ， 就 不 需 要 应 用 材 料 申 请 专 利 3. LG 电 子 是 六 大 公 司 中 的 追 随 者 。 其 专 利 产 出 在 2014年 后 严 重 集 中 LG电 子 是 近 期 必 看 的 重 要公 司 。 1 h. A J S. } 专 利 数 量h a LG 电 子 。 （ 35）4* 太 阳 电 力 （ 24）i 费 v 太 阳 城 （ 特 斯 拉 ） U.o应 用 材 料 （ 8）9* ibm1 9模 板 （ 5）1 1 1 1 1n1 1 1 1 1 12001200120052007200920112012015201720192021图 8. 主 要 专 利 受 让 人 的 技 术 开 发 时 间 表 。4.1.5. IPC分 类 分 析 表 4列 出 了 主 要 IPC的 分 布 情 况 。 托 普 康 太 阳 能 电 池 的 技 术 领 域 大 多 属 于 IPC细 分 领 域 H01L31，共 有 专 利 145 项 ， 约 占 83.8 细 分 到 下 一 级 ， TOPCon 太 阳 能 电 池 专 利 数 量 最 多 的 IPC 细 分 为H01L31/0224， 共 32项 专 利 ， 约 占 18.5， 其 次 是 H01L31/00和 H01L31/18， 分 别 占 11.6和 7.5。 能 源 2020， 13， 3060 11 16 0t o2 2o * T q8 专 利 数 量 表 4. 主 要 国 际 专 利 分 类 IPC的 分 布 。ipc 定 义 专 利 数 量 百 分 比h01l 半 导 体 器 件 ； 其 他 未 提 供 的 电 动 固 态 器 件对 红 外 线 辐 射 、 光 、 较 短 波 长 的 电 磁 辐 射 或微 粒 辐 射 敏 感 的 半 导 体 器 件 ， 特 别 适 用 于 转换第 31章 这 种 辐 射 的 能 量 转 化 为 电 能 或 通 过 这 种 辐 射控 制 电 能 ； 专 门 用 于 制 造 或 处 理 其 或 其 部 件 的 工 艺 或 设 备 ； 其 详 细 信 息 145 83.8h01l31/0224 电 极 32 18.5h01l31/00 同 H01L31.特 别 适 应 的 工 艺 或 设 备 20 11.6h01l31/18 用 于 制 造 或 处 理 这 些 装 置 或 其 部 件 ， 包 括 ，除 掺 杂 材 料 或 13 7.5h01l31/028 其 他 杂 质 ， 只 有 周 期 系 统 第 四 组 的 元 素其 特 征 是 它 们 的