【DSSC】 染料敏化型太陽能電池專題系列(四) 126 日本DSSC重要專利分析 -量產化技術:封裝材料與電池構造設計

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」,特別是量產化技術中的封裝材料與電池構造設計相關幾個重要技術。

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)  126

日本DSSC重要專利分析 -量產化技術:封裝材料與電池構造設計

 

紡織所 產業服務與資訊部

黃玲娉

1. 封裝材料

太陽能電池要能夠商品化,非常重要的一環是封裝技術,以日本來說,染料敏化型太陽能電池最早的無機系接著劑專利出現在1999年,由Sharp提出(特開2001-185244) (備註1),有機系則是出現在2001年,由豐田中央研究所與Aisin Seiki所共同提出(特許4037618) (備註2)。(圖1~圖2)

     

使用無機系接著劑(Sharp)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖1特開2001-185244各式太陽電池作製方法

 

 

 

使用高分子系接着劑(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2特許4037618電池與模組結構圖示

 

 

2. 電池構造設計

在染料敏化型太陽能電池構造方面,1988、1994年瑞士洛桑聯邦理工學院 (EPFL)的專利提出基本電池構造原型後(特許2664194) (備註3),幾經演變,出現了不少電池材料或是結構上的新構想。

早期1998年ECN提出冷卻構造(特開2002-532841) (備註4)。2002年Konarka甚至提出纖維狀染料敏化型太陽能電池的構想(特表2005-516370) (備註5), 2008年非專利文獻上也出現有幾篇纖維狀染料敏化型太陽能電池,概念上相當新穎,但無可諱言地,離商品實用化還有著相當的距離。(圖3~圖5)

電池結構有另一種構想是在一個面板內接續多個晶片,此種作法最著名的專利是EPFL特許4087445。另外像是STI(備註6)的特表2002-540559與Konarka的特表2005-516364,都是相同的思維。(圖6~圖7)

 

 

  

(Energy research Centre of the Netherlands)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖3  特表2002-532841電池冷卻構造

 

 

(日揮觸媒化成)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖4  特開2001-102101單電池整體構成示意圖

太陽電池截面、織物與連續製造法(Konarka)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖5  特表2005-516370纖維狀電池結構示意圖

 

 

 

 

    

(STI)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖6  特表2002-540559單面板內電池接續圖示

 

 

(Konarka)

資料來源:日本特許廳IPDL資料庫. 本研究整理

圖7  特表2005-516364並列型電池模組

 

 

備註:

1. 特開2001-185244, 色素增感型太陽電池及び色素增感型太陽電池の作製方法並びに太陽電池モジュール, 1999.12.27

2.特許4037618, 色素增感型太陽電池及びその製造方法, 2001.4.13

3.特許2664194, 光電氣化學電池及び製法, 1988.4.12

4.特表2002-532841, 液體を含む太陽電池とそれによって組み立てられる太陽電池パネル, 1999.11.30, Energy research Centre of the Netherlands

5.特表2005-516370, 太陽電池纖維, 2003.1.24

6.Sustainable Technology International Pty Ltd