【DSSC】染料敏化型太陽能電池專題系列(四) 110 日本DSSC基本與重要專利 -基本專利分析

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」，特別是影響深遠的幾個核心專利。這個系列相當重要，因為它影響了整個局勢的發展。

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) 110

日本DSSC基本與重要專利 -基本專利分析

紡織所產業服務與資訊部

黃玲娉

染料敏化型太陽能電池領域中，最基本也重要的專利要屬1988年瑞士洛桑聯邦理工學院Michael Graetzel教授研究團隊所提出的瑞士CH674596專利(日本特許2664194(備註1)、美國專利US4927721(備註2))。其請求項概述如下(圖1)：

1. 電池構成：多結晶性金屬氧化物半導體＋單分子吸著染料＋電解質

2. 多結晶性金屬氧化物半導體比表面積(備註3)＞20

3. 多結晶性金屬氧化物半導體：Ti、Zr、Hf、Sr、Ta、Cr、Mo、W氧化物、SrTiO₃,CaTiO₃、特別是二氧化鈦

4. 發色團層：RuL₃、RuL₂、OsL₃、OsL₂遷移金屬錯合物、RuL₂(H₂O)、金屬/非金屬鈦青素或是卟啉(porphyrin)、羧酸(alkanoic acid)配體

5. 電解質：含碘化物、溴化物、對苯二酚(hydroquinone)等

6. 氧化物半導體製造法：溶膠-凝膠法製造，含濕度範圍

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金屬氧化物半導體層的表面被覆著發色團的光化學電池構造

資料來源：本研究整理

圖1特許2664194光電氣化學電池構造說明圖示

此專利以多孔性多結晶金屬氧化物、單分子發色團層與電解質構成的再生型光化學電池為主軸，專利說明書中將金屬氧化物半導體種類與性質、溶膠凝膠製造方法、發色團層釕(Ru)系染料的種類，舉凡DSSC的半導體膜、染料、電解質、基板、對電極、電池製造等基本構成、技術都涵蓋進去了。這件完整建構電池結構與基本原理、特徵甚至概念的專利，開啟了染料敏化型太陽能電池年代。

特許2664194專利是日本中被引用次數最多的一件專利(備註4)，但保護已於2008年4月12日到期，由其專利家族看來，此案並未做分割。(圖2、圖3)

資料來源：本研究整理

圖2 染料敏化型太陽能電池基本專利範圍(特許2664194)

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資料來源：本研究整理

圖3 特許2664194光電氣化學電池與製法專利家族

資料來源：本研究整理

圖4 特許2101079光電池專利家族

資料來源：本研究整理

圖5 Michael Graetzel教授研究團隊重要專利佈局範圍

繼特許2664194之後，Michael Graetzel教授研究團隊於1991年4月17日在日本提出另一個重要的光電池專利，1996年10月22日此專利授權為特許2101079 (特願平3-507923，特公平8-15097)。其專利家族見圖4。

從1988年到1999年間，Michael Graetzel教授研究團隊陸續針對半導體電極、短路防止層、對電極集電層等電池構成、半導體電極材質、調製法、Ru錯合物染料基本構造、運用離子性液體之電解質、利用聚合將電解質擬固體化、使用炭素電極材料、使用導電性樹脂、直列式電池模組構造等等，染料敏化型太陽能電池相關基本技術項目做出專利佈局。(圖5)

若再加上Michael Graetzel教授為發明人，由Asulab Societa Anonyme所提出的特許3336528(備註3)、特表平08-259543(備註4)這兩件專利，Michael Graetzel教授研究團隊可說是對染料敏化型太陽能電池的相關專利做出了相當完美的佈局。就前述所介紹的染料敏化型太陽能電池專利基本專利中，以Michael Graetzel教授為主的研究團隊，已在日本拿下了六件授權專利，分別是特許2664184、特許2101079、特許3731752、特許3681748、特許3783872、特許4087445。本研究特別將其專利佈局及個別家族羅列如後。(圖6～圖13)

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