太阳能并非一项全新的技术,早在1954年,太阳能电池就已经在美国的贝尔实验室里诞生;但直到1970年代爆发能源危机,太阳能电池才被广泛的运用到民生用途上。后因全球景气复苏引发的强劲基本需求,让石油供应链从前端到后端都处于满载状态。高油价环境,自然引发了民众对能源使用的危机感。在油价持续维持高价的状况下,未来石油将不再成为主要的能源来源,相较之下,具有环保机能的太阳能,占能源供应比重将会持续提升。
根据美国能源部报告预估,目前全球石油资源只能再撑43年,核能发电的铀,大概只能供全球使用64年,天然气储藏量也仅剩62年。在这种能源枯竭的危机感之下,太阳能电池已被大众认为是最佳的替代能源之一。产业专家估计2040年太阳能贡献比重将提升至20%,预估从2004年到2010年,太阳能能源年成长率至少会达30%以上。
目前各国政府也开始积极推动太阳能的利用,甚至各地方政府也积极推广太阳能,提供补助策略。例如,美国加州议会曾希望计划通过一项原名为「百万户太阳能住宅」的草案,在2010年让加州有20%的用电均仰赖太阳能,虽然这项法案后来遭到否决。但由此可见,太阳能是一个「有梦」的产业,也获得政府力量的支持与推动。因此,各家厂商在太阳能相关专利的申请上,亦快速成长。
此次先探讨国际上的PCT申请案,希望能从数据数据中,发现业界对于太阳能技术的研发与布局。
(1) 检索关键词设定
将数据库检索方向区分成太阳能材料/模块以及系统二分类。于材料/模块方面,检索关键词于IPC分类设定为:E04D-13/18、H01L-25/00、H01L-31/04、H01L-31/042、H01L-31/052、H01L-31/18、H02N-6/00并辅以文字设定为:solarcell、solar-cell、photovoltaic*、 photo*、pv、sun、light、cel、batter*、panel、module*。以PCT/JP2007/067868申请案为例,其发明名称为:FIXING STRUCTURE OF SOLAR CELL MODULE。
于系统方面,检索关键词于IPC分类设定为:E04D-1/30、G02F-1/136、G05F-1/67、G01L-25/00、H01L-31/00、H01L-31/042、H01L-31/048、H01L-33/00、H02J-7/35、H02N-6/00,并辅以文字设定为:solar cell、solar-cell、photovoltaic*、 photo*、pv、sun 、control*、invert*、convert*、conversion、system、 mount*、instal*。以PCT/JP2007/058741申请案为例,其发明名称为:PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM AND PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM CONTROL METHOD。
自2005开始,关于太阳能材料/模块的申请案公开数量开始快速成长;2009年的请案公开数量,相较于2004年,已逼近10倍。 |
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(2) 年份申请量:
检索日期为2010/5/20,表中年度为PCT申请案公开的年度。
表2-1 太阳能材料/模块专利申请量 |
年度 |
1979 |
1980 |
1981 |
1982 |
1983 |
1984 |
1985 |
1986 |
1987 |
1988 |
1989 |
数量 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
2 |
5 |
4 |
3 |
4 |
5 |
|
年度 |
1990 |
1991 |
1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
2000 |
数量 |
5 |
6 |
19 |
17 |
5 |
16 |
15 |
16 |
18 |
22 |
31 |
|
年度 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
-- |
数量 |
39 |
35 |
79 |
63 |
111 |
144 |
227 |
351 |
595 |
275 |
-- |
|
图2-1 太阳能材料/模块专利申请量 |
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|
表2-2 太阳能系统专利申请量 |
年度 |
1984 |
1985 |
1986 |
1987 |
1988 |
1989 |
1990 |
1991 |
1992 |
1993 |
1994 |
数量 |
1 |
0 |
3 |
5 |
5 |
3 |
3 |
4 |
10 |
4 |
6 |
|
年度 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
数量 |
9 |
8 |
12 |
9 |
9 |
19 |
23 |
32 |
46 |
41 |
67 |
|
年度 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
数量 |
64 |
118 |
168 |
271 |
126 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
图2-2 太阳能系统专利申请量 |
|
|
从表2-1中,可以发现自2005开始,关于太阳能材料/模块的申请案公开数量开始快速成长,2005的数量相较于2004年接近1倍,2009年的数量,相较于2004年,更是逼近10倍。而表3-2,对于太阳能系统方面,则是自2007开始,方有快速成长,为2005与2006年度数量的接近2倍,至2009年则是超过4倍。而该二份数据的曲线则是贴近。
(3) 第一申请人国别:
检索日期为2010/5/20,仅列出申请量超过10件的国别,且以第一申请人为基准。
表3-1 太阳能材料/模块专利申请量 (第一申请人国别) |
国别 |
日本 |
美国 |
德国 |
南韩 |
法国 |
中国 |
澳洲 |
意大利 |
数量 |
698 |
668 |
210 |
116 |
55 |
45 |
39 |
35 |
|
国别 |
荷兰 |
瑞士 |
西班牙 |
加拿大 |
英国 |
以色列 |
挪威 |
奥地利 |
数量 |
33 |
32 |
31 |
29 |
28 |
16 |
10 |
10 |
|
表3-2 太阳能系统专利申请量 (第一申请人国别) |
国别 |
美国 |
日本 |
德国 |
南韩 |
中国 |
法国 |
意大利 |
英国 |
数量 |
449 |
194 |
96 |
47 |
30 |
29 |
27 |
27 |
|
国别 |
西班牙 |
瑞士 |
荷兰 |
澳洲 |
以色列 |
加拿大 |
奥地利 |
-- |
数量 |
23 |
22 |
18 |
17 |
16 |
15 |
11 |
-- |
|
从表3-1与3-2中统计数据中可以看出,前五大的申请国家为美国、日本、德国、南韩与法国,中国则是紧追在后。申请的国别则集中在已开发、高度经济发展,且对于能源的需求非常大的国家。而中国目前的经济发展虽尚未如前五大国般,但在后续市场的发展中,却是目前世界中最强劲的国家。也因此推升中国对于太阳能研发的步调,增加申请数量,惟数量的多寡是否代表专利质量也有提升,则有待商榷。因中国近几年对于专利的申请,采用补助策略,虽说目的是希望提升中国公司专利研发的力道,但却也被滥用,亦即仅为取得补助而递出PCT申请案,是否因为如此,使得中国的申请量攀升?此部分尚须个别针对申请案进入国家阶段的状况加以分析,不在此次文章探讨重点。
(4) 申请人:
检索日期为2010/5/20,且以第一申请人为基准。
表4-1 太阳能材料/模块专利申请量 (仅列出申请量超过10件的公司) |
公司名称 |
申请数量 |
SHARP KABUSHIKI KAISHA(JPN) |
103 |
APPLIED MATERIALS, INC.(USA) |
32 |
LG ELECTRONICS INC.(KOR) |
30 |
KYOCERA CORPORATION(JPN) |
28 |
SUNPOWER CORPORATION(USA) |
23 |
SHOWA SHELL SEKIYU K.K.(JPN) |
26 |
SANYO ELECTRIC CO., LTD.(JPN) |
22 |
ULVAC, INC. |
22 |
FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V. |
18 |
BRIDGESTONE CORPORATION |
18 |
KONARKA TECHNOLOGIES, INC. |
16 |
BP CORPORATION NORTH AMERICA INC. |
15 |
KANEKA CORPORATION |
14 |
UNITED SOLAR SYSTEMS CORPORATION |
14 |
SOLYNDRA, INC. |
14 |
MOBIL SOLAR ENERGY CORPORATION |
13 |
SOLFOCUS, INC.(USA) |
13 |
MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION |
13 |
GUARDIAN INDUSTRIES CORP. |
13 |
JUSUNG ENGINEERING CO., LTD. |
12 |
HONDA MOTOR CO., LTD. |
11 |
STANCEL, Robert |
10 |
THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA(USA) |
10 |
DONGJIN SEMICHEM CO., LTD. |
10 |
E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY |
10 |
|
表4-2 太阳能系统专利申请量 |
公司名称 |
申请数量 |
SHARP KABUSHIKI KAISHA(JPN) |
44 |
SOLFOCUS, INC.(USA) |
17 |
APPLIED MATERIALS, INC.(USA) |
16 |
THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA(USA) |
15 |
SUNPOWER CORPORATION(USA) |
13 |
KYOCERA CORPORATION(JPN) |
11 |
STANCEL, Robert(USA自然人) |
8 |
KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V. |
8 |
POWERLIGHT CORPORATION(USA) |
7 |
SHOWA SHELL SEKIYU K.K.(JPN) |
7 |
|
表4-1与4-2中,两类PCT申请数量合计最大的申请公司是SHARP KABUSHIKI KAISHA,共约147件,而多数公司于二类别中均有申请,除前述SHARP KABUSHIKI KAISHA外,尚有APPLIED MATERIALS, INC.、KYOCERA CORPORATION、SUNPOWER CORPORATION与SHOWA SHELL SEKIYU K.K.公司。另亦见到THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA以学校名义为申请人,由此可知加州大学对于太阳能的研发是非常重视。但确有吊诡的现象就是LG ELECTRONICS INC.,该公司于材料/模块类别中为第3大申请量公司,数量为30件;但却于系统类别中名列第44名,数量仅为3件。另一个则为SANYO ELECTRIC CO., LTD.,相似于LG ELECTRONICS INC.的状况。由此可知该二家公司研发的重点置于材料/模块类别,却对于系统类别的申请缺少布局。
另结合表3-1、3-2、4-1与4-2的资料后,发现第一申请人为美国的案件量虽是最多,但却于排名在前的第一申请人的资料中未见到大量申请案件量的美国公司,可能是分散于个别申请人,而非如日本的状况般多是集中在某几家公司。
(5) IPC分类申请量:
检索日期为2010/5/20,仅列出申请量超过10件的类别。
表5-1 太阳能材料/模块专利申请量 (仅列出申请量超过10件的类别) |
类别 |
H01L |
F24J |
H01M |
E04D |
H02N |
C23C |
B32B |
C08L |
H02J |
G02B |
数量 |
2068 |
189 |
151 |
101 |
87 |
46 |
36 |
34 |
32 |
30 |
|
类别 |
C01B |
C30B |
C09B |
H01B |
C09K |
G01R |
H01G |
C08K |
C08J |
C07D |
数量 |
27 |
26 |
23 |
22 |
17 |
16 |
16 |
15 |
15 |
15 |
|
类别 |
B23K |
H05K |
G05F |
B64G |
C09J |
C07F |
-- |
-- |
-- |
-- |
数量 |
15 |
13 |
11 |
10 |
10 |
10 |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
表5-2 太阳能系统专利申请量 (仅列出申请量超过10件的类别) |
类别 |
H01L |
F24J |
H02J |
H02N |
E04D |
G05F |
H01M |
数量 |
927 |
124 |
110 |
79 |
63 |
45 |
24 |
|
类别 |
H01S |
H02M |
G02B |
H05B |
H01J |
F21S |
C09K |
数量 |
22 |
22 |
19 |
12 |
11 |
10 |
10 |
|
于表5-1与5-2资料,是以主IPC分类为统计点,因主IPC分类下尚有次IPC分类,为免过于分散,故仅以主IPC分类为统计点。其中H01L类别的数量最多,其次为F24J类别。而对于个别申请人的申请案于IPC分类的分布状况,以了解该公司的专利布局状况,则尚须进一步就个别申请人加以分析,此就待日后再加以分析。
结语
减低对地球资源的需求,降低自然界的破坏,让地球能永续存在,这项议题已经成为各国最关心的议题;而保护地球,避免过度开发的各项技术也逐步产生。太阳能是众多技术的一种,各厂商对于太阳能的研发,莫不积极投入,希望能在该产业的价值/供应链中,取得一席之地,掌握关键技术。此次从PCT的数据库中,分析该产业的研发技术方向,与各厂家对于该技术领域的研发布局,初步了解厂家从PCT提出专利申请的分布状况。
由于此仅为初步了解布局状况,若欲再从各厂家专利公布的年度、IPC次分类的详细布局以及是否进入单一国家取得专利权等数据的详细分析,以取分析各单一厂家的PCT案比较清楚的状况,则有待后续的详细解析。
附注:
文章中主要IPC分类的内容
H01L |
半导体装置;其它类目未包括的电固体装置(半导体芯片之输运系统见B65G49/07;半导体装置于测量方面之应用见G01;一般扫描探针设备的零部件见 G12B ; 一般电阻器见H01C;磁体,电感器,变压器见H01F;一般电器见H01G;电解装置见H01G9/00;电池组,蓄电池见H01M;导波管,导波管之谐振器或导波型线路见H01P;线路连接器,汇流器见H01R;受激发射装置见H01S;机电谐振器见H03H;用于电通信之机电传感器见H04R;一般电光源见H05B;印刷电路,混合电路,电设备之结构零部件或外壳 |
|
F24J |
未列入其它类之热量产生及利用(所用材料见C09K5/00;发动机或其它由热产生机械动力之机械装置见有关类,例如利用自然界热量者见F03G) |
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H01M |
用于直接转变化学能为电能之方法或装置,例如电池组(一般电化学之方法或装置见C25;用于转变光或热为电能之半导体或其它固态装置见H01L,例如H01L31/00,35/00,37/00) |
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E04D |
屋顶覆盖层;天窗;檐槽;屋顶施工工具(用灰泥或其它多孔材料制作外墙之面层见E04F13/00) |
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H02N |
其它类不包括的电机 |
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H02J |
供电或配电之电路装置或系统;电能存储系统(用于测量X射线,Y射线,微粒子射线或宇宙射线设备的供电电路见 G01T 1/175;专用于具有不动件的电子时钟的供电电路见 G04G 19/00;用于数位计算器者见G06F 1/18;用于放电管见H01J 37/248;电能转换用电路或设备,此种电路或设备之控制装置或调整装置见H02M;数个电机之相关控制,原动机/发电机组之控制见H02P;高频电力之控制见H03L;用以传输信息之电力线路或电力网附加用途见H04B) |
|