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第8期 染料敏化太陽電池(Dye Sensitized Solar Cell,DSSC)專利現況分析(以美國已核准專利為主)

September 4, 2008

染料敏化太陽電池(Dye Sensitized Solar Cell,DSSC)或稱為染料增感型太陽電池,具有成本低、效率高、製作簡易以及可塑性高等優勢,且室內光源可發電、不受日照角度影響等特點。為由基板(玻璃或薄膜基板)、透明導電膜、半導體膜(光電極TiO2)、染料、電荷輸送材(電解質、溶劑),和由基板上鍍有透明導電膜、鉑觸媒之相對電極等所構成。

 

圖1 染料敏化太陽電池/DSSC之結構圖

 

資料來源:國立東華大學化學研究所

 

DSSC在1960、1970年代已開始發展,如下圖所示,1970年代日本 Tsubomura 等研究人員利用多孔性ZnO 作為DSSC的工作電極,僅得到 2.5 % 的光電轉換效率,後續有許多研究人員投入,但未能突破原有的效率。主因為當時尚未發展出奈米級技術,導致工作電極(如TiO2、ZnO)僅能吸附較少量的染料分子,只有少數靠近電極的染料分子可以進行電荷轉移,也因此只有少量的電子可傳輸到電極而被利用。DSSC於1991年具有突破性的發展後,已成為世界各國開發再生能源的新焦點。瑞士、日本、美國以及澳洲已有小規模生產。

就太陽能電池市場,矽基太陽能電池市場具有將近80%以上,其中DSSC因其價格低且製造容易,預測為消費性電子產品中下一波最具有潛力之太陽能電池。開發DSSC的先驅為瑞士聯邦技術學院(Swiss Federal Institute of Technology)的Michael Graetzel博士,其於2006年底時對外公開在其實驗室已証明DSSC可達到11%的效率,且Graetzel預測此技術未來商品化可應用至可撓性、產品鍍膜、住宅門窗、紡織衣物以及其他一般消費性裝置,其市場最快將於2至3年內起飛。

 

圖2 染料敏化太陽電池/DSSC之發展歷程

 

資料來源:大葉大學

由於美國為世界最大的消費市場之ㄧ,因此高科技專利多會在美國申請專利,以下則由美國已核准專利為主,分析DSSC專利現況。 
由檢索分析1971年至2008年9月5日年之相關專利,得知大約有58篇相關專利,其中發展DSSC相關技術的主要專利權人如下圖所示:

 

圖3 主要申請的專利權人

 

DSSC相關專利中,被引用次數最多的專利,整理前10名如下表:

 

 

直接引用US6291763最多之主要專利權人,如下表所示:

以US6291763為例,此篇專利為由日本FUJI PHOTO FILM CO., LTD. 所申請。分析其被引證的情形。該篇專利共被49篇直接專利引用,其中又以KONARKA TECHNOLOGIES INC引用的次數最多,有14次,其次為Nanosolar, Inc.,有8次。

 

圖4 US6291763被引證情形分析

主要競爭公司在DSSC領域之佈局情形,如下表所示,FUJI PHOTO FILM CO., LTD.的專利布局分散在各區域,Gen Electric的專利則較為集中。

如需進階/高階破解專利資訊及分析請洽本所~!!

  

 

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