【DSSC】染料敏化型太陽能電池專題系列(四) 113 日本DSSC重要專利分析 -染料:有機染料

本專欄專門介紹日本「染料敏化型太陽能電池專利技術」概況,刊出時間非常不定,還請讀者多多注意Tnet動態。系列文章分為六大部分,如果您想瞭解其架構,還請參考一下系列報導的首篇文章。概略的說,如果您想知道些早期的DSSC商品,可以參考一下第一部份002~003。如果您想瞭解太陽能基礎知識,可參考004~016。如果想直接瞭解DSSC的技術發展介紹,那還請直接進入017~038篇報導,042開始介紹的是專利整體申請概況,056則正式進入各技術領域專利地圖分析,088起更進一步分析已拿到專利權的專利地圖分布情況。目前專欄正進入基本與重要專利解析,仍屬第四部分,有興趣的讀者可以追一下報導。

這個專題系列報導沒有任何評論與建議,只是很實在的用文字圖表來做文獻彙整與資料分析介紹,解讀要靠各位讀者自己去發展。專利上的分析採用封閉式的限定檢索時間範圍,所以您看不到今年最新的專利情況。各篇文章會儘量附上原始的文檔(附件)給需要的讀者下載,專利分析上所附的原始資料多數是日文資料,這點還請各位讀者見諒。接下來就開始我們的「染料敏化型太陽能電池」專題系列報導旅程了。今天要介紹的是第四部分「重要專利」,特別是有機染料相關的幾個核心專利。

第四部分這個系列相當重要,因為它影響了整個局勢的發展。但如果您對日本專利毫無概念,還請您從第三部分的039介紹專利分類瞭解起。如果想要DSSC的F-term分類詳細介紹,還請您追溯一下040「DSSC在日本F-term中的專利分類介紹」,以及057的「F-term專利地圖」介紹。至於對專利技術走向沒興趣的讀者,可以靜待第五、六部分的市場或廠商動態介紹。

 

染料敏化型太陽能電池專題系列(四)  113

日本DSSC重要專利分析 -染料:有機染料

 

紡織所 產業服務與資訊部

黃玲娉

 

染料敏化型太陽能電池中有機染料方面的專利技術,1996年開始出現呫噸(xanthene)染料、三苯甲烷染料(triphenylmethane dye)相關研究成果,這方面的研究多由產業技術總合研究所走在最前端。呫噸染料方面產業技術總合研究所擁有特許3309131(備註1)與特許3353054(備註2)兩件重要專利。三苯甲烷染料(triphenylmethane dye)方面則是有特許2955647(備註3)的佈局。(圖1~圖3)

 (產業技術總合研究所)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖1 特許3309131呫噸染料結構

 

 

(產業技術總合研究所)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖2  特許3353054呫噸染料結構

 

 

 

(產業技術總合研究所)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖3  特許2955647三苯甲烷染料結構

 

另一系列重要的有機染料是部花青素(merocyanine)染料,最早的專利是由Fujifilm Holdings在1998年提出的特開平11-238905(備註4),首件授權專利則是產業技術總合研究所在2000年所申請的特許3680094(備註5),之後三菱製紙提出一系列相關的專利,較受人注目的是2001年提出的特開2003-197281(備註6)。

有機染料在產業技術總合研究所以及民間企業的競爭下,陸續推出新型有機染料,目前有機染料中,光電轉換效率最好的要屬香豆素(coumarin)染料(產業技術總合研究所的特開2002-164089(備註7)、產業技術總合研究所與林原生物化學研究所合作的特開2004-95450(備註8))。同一系列的染料還有Fujifilm的聚次甲基染料(polymethine dye,特許4148374)。Fuji Xerox的苝染料(perylene,特許3968819)(圖4~圖10)。

至於有機染料重要專利技術演進整理在圖11,還請參考。

 

 

(Fujifilm)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖4  特開平11-238905部花青素染料結構

 

 

(產業技術總合研究所)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖5  特許3680094部花青素染料結構

 

 

 

 

イメージ ID=000003

(三菱製紙)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖6 特開2003-197281部花青素染料結構

 

 

 

 

  

(Fujifilm)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖7 特許4148374聚次甲基染料結構與電池圖示

 

 

  

(Fuji Xerox)

 

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖8  特許3968819苝染料結構與電池圖示

 

 

 

 

  

(產業技術總合研究所)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖9  特開2002-164089香豆素染料結構

 

 

 

   

(產業技術總合研究所、林原生物化學研究所)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖10 特開2004-95450香豆素染料結構

 

 

圖11  有機染料重要專利技術演進

 

 

備註:

1.特許3309131, 有機色素增感型ニオブ酸化物半導體電極及びそれを含む太陽電池, 1999.1.18

2.特許3353054, 有機色素增感型酸化物半導體電極及びそれを含む太陽電池, 1999.1.18

3.特許2955647, 有機色素增感型酸化物半導體電極及びそれを含む太陽電池, 1996.9.12

4.特開平11-238905, 光電變換素子および光電氣化學電池, 1998.2.20

5.特許3680094, 有機色素增感型多孔質酸化物半導體電極及びそれを用いた太陽電池, 2000.3.13

6.特開2003-197281, 光電變換素子, 2001.12.26

7.特開2002-164089, 有機色素を光增感剤とする半導體薄膜電極,光電變換素子, 2000.11.28

8.特開2004-95450, 有機色素を光增感剤とする半導體薄膜電極,光電變換素子及び光電氣化學太陽電池, 2002.9.2