【DSSC】染料敏化型太陽能電池專題系列(四) 117 日本DSSC重要專利分析 -光電極：半導體膜

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」，特別是光電極中半導體膜相關的幾個重要技術。

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)  117

日本DSSC重要專利分析 -光電極：半導體膜

紡織所 產業服務與資訊部

黃玲娉

染料敏化型太陽能電池另一個改善光電轉換效率的重點半導體電極層，最近利用光散亂粒子的光控技術，相當受矚目。另外，利用混合使用不同粒徑的粒子所形成的半導體層技術專利，在1999年起開始熱門。光散亂粒子最早由電力中央研究所提出(特開平10-255863) (備註1)，大日本印刷(特開2002-93476) (備註2)與豐田中央研究所、Aisin Seiki(特開2002-352868)也各有所主張。(圖1～圖3)

以光散亂粒子作為半導體膜(電力中央研究所)

資料來源：日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖1 特開平10-255863電池構造示意圖

以光散亂粒子作為半導體膜(大日本印刷)

資料來源：日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖2 特開2002-93476電池及模組構造示意圖

以異徑粒子層積技術(豐田中央研究所、Aisin Seiki)

資料來源：日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖3 特開2002-352868半導體及電池構造示意圖

一般來說，半導體電極材料通常聚焦於二氧化鈦粒子製造方法，1992年EPFL提出TiCl₄的燃燒法專利(特許3681748) (備註3)之後，一直要到2002年，才再由昭和再度提出名為電工法的燃燒法(特許4027249) (備註4)。而這期間，陸續出現許多二氧化鈦奈米碳管製造法相關的專利申請案，較重要的有日揮觸媒化成的特開2003-168495 (備註5)、Fujikura的TNT調製技術特開2004-175586 (備註6)等等。

至於半導體電極層的構成方面，最早是由1990年EPFL所提出且成為主流(特許2101079) (備註7)，但到了1998年分成了二氧化鈦與二氧化錫兩大系列。1996年產業技術總合研究所提出Nb2O5(特許2945955) (備註8)、1999年Fujifilm Holdings提出氧化錫(特開2001-196105) (備註9)、2001年Canon提出氧化鋅(特開2002-356400) (備註10)等，都是相當受到注目的非二氧化鈦系專利。其間在1998年也出現複合電極的專利申請案，例如Sumitomo Osaka Cement的特開2000-113913 (備註11)就是個典型的案例。(圖4～圖8)

(Fujikura)

資料來源：日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖4 特開2004-175586TNT調製奈米碳管製造法

(Fujifilm)

資料來源：日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖5 特開2001-196105非二氧化鈦電極電池模組

(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6  特許2945955Nb₂O₅非二氧化鈦電極

(Canon)

資料來源：日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖7  特開2002-356400氧化鋅電極

TiO₂/SnO₂(Sumitomo Osaka Cement)

資料來源：日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖8 特開2000-113913複合電極專利

備註：

1.特開平10-255863, 色素增感太陽電池, 1997.3.11

2.特開平10-255863, 色素增感太陽電池, 1997.3.11

3.特開2002-093476, 色素增感型太陽電池セルおよびそれを用いた色素增感型太陽電池モジュール,およびそれらの製造方法, 2000.9.20

4.特許3681748, 光電氣化學セルの製造方法及び得られた光電氣化學セル, 1998/3/9

5.特許4027249, 低ハロゲン低ルチル型超微粒子酸化チタン及びその製造方法, 2003/3/6

6.特開2003-168495, 光電氣セルおよび光觸媒, 2001.11.30

7.特開2004-175586, 酸化チタンナノチューブの製造方法, 2002.11.25

8.特許2101079, 光電池, 1991.4.17

9.特許2945955, 多孔質電極及びそれを用いた太陽電池, 1998.2.28

10特開2001-196105, 光電變換素子および光電氣化學電池, 2000.10.23

11.特開2000-113913, 色素增感型太陽電池, 1998.10.2