近年来，中国的光伏产业发展迅速，出货量多次雄踞全球榜首。

据集邦咨询旗下的新能源研究中心集邦新能源网EnergyTrend的统计数据显示，2018年全球组件出货量达到95GW，较2017年下滑8%，但是，五大整合厂（晶科、天合、晶澳、阿特斯、韩华）与两大硅片龙头厂（协鑫集成、隆基乐叶）组成的SMSL硅基组件联盟依旧占据着举足轻重的地位。

截至目前，中国前十大厂的总出货量已提升至65GW，占比接近全球总出货量的70%。而2018年单晶组件总出货量占比约为48.5%；相当于46GW的出货量，同比2017年31.1%（32GW）有较大增幅。EnergyTrend预估2019年全球需求量约为110GW，其中，单晶组件占比肯定会突破50%以上。

与此同时，受2018年531新政、PERC产品普及化及整体市场价格向下修正的影响，发现性价比较高的单晶产品更受市场青睐。由于开发了更多高效单晶电池新技术，加速了光伏市场技术的更替。

为进一步提高单晶硅太阳电池的效率，近几年，我们的主要研究工作落在了提高硅片质量以弥补缺陷的问题上。

选择钝化接触技术来减少表面和界面的缺陷；开发先进的减反技术或交叉指式背接触技术来提高光的利用率；引入低电阻金属化技术降低串联电阻；以电池背面局部开孔较少栅线电极与c-Si的金属-半导体接触复合，来优化PN结制备技术以及器件结构等。

自2014年至今，单晶硅太阳电池的转换效率不断得到突破。截至目前，单晶硅太阳能电池的最高效率是由日本Kaneka公司创造的26．6%。

而其他晶硅电池的效率达到或者超过25%的有：钝化发射极背面局部场接触（PEＲL）电池、交叉指式背接触（IBC）电池、硅异质结（SHJ）电池、交叉指式背接触异质结（HBC）电池、隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池、多晶硅氧化物选择钝化接触（POLO）电池等。如表1所示：

▲表1 转换效率超过25%的单晶硅太阳电池

我们可以看出，转换效率超过25%的单晶硅太阳电池新技术原创国均来自于欧、美、日等发达国家和地区。但其实，国内大型公司在部分技术上亦有较多的研发投入。

那么，在国际产业规模优势如此巨大的情况下，技术储备处于弱势方的中国企业能否在无知识产权风险的情况下进行市场开发呢？笔者特意选取了以下几种技术来进行技术态势和知识产权发展趋势的简单梳理，希望能够据此为国内光伏产业提供一些有用的信息，以飨读者。

IBC电池（全背电极接触晶硅光伏电池），是将PN结和金属接触都设于太阳电池的背部的正负两部分，而面朝太阳的电池片正面采用的是呈全黑色的SiNx/SiOx双层减反钝化薄膜，完全看不到光伏电池正面呈现的金属线，因此，能够最大限度地利用入射光，减少光学损失，以更高的短路电流为使用者带来有效的发电面积，此外，在外观上也会更加美观。

IBC电池产业化的领导者—美国SunPower公司，已经研发了三代IBC太阳电池。2014年，在N型CZ硅片的第三代设备上，IBC太阳电池的最高效率达到了25．2%；而应用层选择激光工艺来制造的POLO-IBC电池，转换效率则可达到26.1%。Sunpower的IBC量产平均效率可达23%。

一直以来，天合光能公司致力于IBC单晶硅电池的研发，2018年2月，自主研发的大面积6英寸（243．2cm2）N型单晶硅IBC电池效率被证实提高到了25．04%。

▲ 图1 IBC 太阳电池结构示意图

在知识产权保护方面，Sunpower和三洋-松下都是全球光伏公司中的翘楚。下面，我们就以Sunpower的为例，来分析下专利申请态势。

1.全球申请趋势

Sunpower在全球一直在保持着持续上升趋势，在2012年前后，申请量有了大幅度的增加，其中，以H01L分类号下的太阳电池申请量为主的专利申请技术门类，约占50%，还有大量的H02S分类号下与光伏电站后端应用相关的申请、 H02J分类号下与储能、并网相关的技术专利申请，以及其他分类号下有关产业链上下游配套技术的专利申请。

图2全球申请技术趋势图

▲图3全球申请技术分布

Sunpower公司专利申请国主要以美国为主，但其实它在日本、韩国、中国、中国台湾、澳大利亚、欧洲等国家和地区均有大量的同族申请，其全球专利布局态势非常明显，几乎涵盖了与电池有关的产业链中下游的所有技术节点。

2.专利申请技术分布

从Sunpower聚类主题的申请量情况来看，各主要主题下的专利申请数量较大，其中，电池、组件、阵列、并网系统，关键技术节点的发射极制作、新技术电池、光活性材料等细分技术布局都比较多。

而当Sunpower收购COGENRA公司后，叠瓦电池的基础专利申请量和后续配套专利申请量均有所增加，并以高达47个同族数的方式进行了全球范围内的专利布局，护力极其强大。

▲图4 Sunpower公开专利聚类主题专利数

▲图5  Sunpower专利不同技术点分布图（包括关联单位）

紫色标注为合享高价值专利标记（大量）

3.IBC电池方面的专利

Sunpower公司通过对IBC电池的25%效率的分析后发现，电池效率的主要损失集中于发射极复合和背部光学部分。

于是，Sunpower就针对IBC电池技术的发射极损失，在背面制结和背部图案方面进行了大量的专利技术布局，且诸多专利均都是在中美日欧等国家和地区进行的同族申请，期望能够通过扩大市场范围来避免专利风险。

而相比之下，国内光伏公司在新技术开发专利布局方面却表现出了诸多畏首畏尾之象，以至于从法律层面上来看，国内光伏公司在新技术的开发保护上并未有太大的进展。

▲图6 Sunpower公司IBC电池专利的重点技术点

异质结（hetero-junction with intrinsic thin-layer, HIT）太阳能电池是日本三洋公司1997年推出的一种商业化的高效电池设计和制造方法。异质结电池具有能量转换效率高、简单低温制造工艺、应用了薄硅片、温度系数和CTM低、可双面发电等一系列优势。

Sanyo-Panasonic公司经过对本征a-Si∶H钝化层、背部场结构、高电导高透ITO、陷光结构、金属化栅线等关键技术的不断优化，于2013年将SHJ太阳电池效率提高了到24．7%；于2014年采用将IBC技术与HIT技术结合的方式，研发出的HIT-IBC太阳电池的最高效率一度达到了25.6%。

同时，国内的杭州赛昂生产的SHJ电池转换效率达到了23．1%；中科院上海微系统与信息技术研究所N-CZ硅片制造的SHJ电池效率达到了23．5%，也取得了一定的技术突破。

然而异质结电池之所以能够实现低成本量产，主要是因为提高了良率和产能以及降低了硅片、低温银浆、TCO靶材和清洗制绒化学品等成本。

日本也不甘于人后，松下、上澎、晋能、福建金石和中智电力等已实现异质结电池量产。

2018年，通威、爱康、彩虹等企业纷纷开建异质结电池产能，且均规划了GW级产能布局，热度可见一斑。国内厂商于2018年能够上马诸多HJT电池产能，最重要原因是Sanyo的HIT电池基础结构专利在2018年失去了保护，也就是说，国内厂商可以无条件使用HIT电池结构和相应技术。

▲ 图7 HJT产商规模

1.Sanyo-Panasonic的HIT专利态势

技术原创者会因为基础结构专利过期而让自身在该项产品上丧失知识产权掌控力吗？答案无疑是否定的。

相比Sunpower的知识产权大而全的布局方式，Sanyo-Panasonic的产品线略显单一，因此，只能集中主要力量致力于提升HIT产品核心结构及各功能结构层的质量和整体性能。

目前，Sanyo-Panasonic在HIT电池技术上累计布局了超过1000件专利。2007-2012年，是其技术开发、专利保护的爆发时期，通过对本征a-Si∶H钝化层、背部场结构、高电导高透ITO、陷光结构、金属化栅线等关键技术持续性的技术开发和专利布局，使其在2013年的转化效率有了极大的提升，且加强了在HIT电池专利组合上的绝对技术优势。

这也就造成了在Sanyo-Panasonic技术爆发期和后续改进时期，国内厂商在进行HIT产品推广时的相关技术专利将陷入不可回避的高知识产权风险雷区。

▲图8 全球申请技术趋势图

2.专利申请的技术分布

从Sanyo-Panasonic的聚类主题申请量来看，各主要主题下专利申请数量都比较较大，除固有的技术开发外，低温金属化、沉积工艺优化，改善钝化层、光透过率高及导电性好的发射层材料、与其他高效电池技术结合等新技术都是其技术开发的新热点。

▲图9 Sanyo-Panasonic专利不同技术点分布图

结合成交叉指式背接触异质结（HBC）太阳电池是进一步提高单晶硅太阳电池转化效率，利用好IBC电池高短路电流与SHJ电池高开路电压优势的重要方式，其结构示意图如图12所示。

通过详细的对比发现，与IBC结构太阳电池相比，HBC太阳电池采用a-Si∶H作为双面钝化层可以取得更高的开路电压；与SHJ结构的太阳电池相比，HBC太阳电池采用SiN减反层取代TCO，能够减少光学损失，取得更高的短路电流。

▲ 图10 HBC 太阳电池结构示意图

日本Kaneka公司致力于单晶硅异质结太阳电池的研究，并于2017年与日本新能源技产业技术综合开发机构NEDO合作完成并向（Nature Energy）提交了《自然-能源》论文，之后，他们还对研发的HBC太阳能电池进行了优化，使电池转化效率达到26.6%，让人惊奇的是，这一结果已经得到美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Lab，NREL）的认可。

Kaneka公司能够相继取得世界晶硅电池的最高效率，主要是因为它具备了两大优势，一方面在HBC电（SHJ+IBC）前表面无金属电极，背部P、N层呈现有序规则的交错排列，大大降低了串联电阻Ｒs，此外，还能与P、N层接触相间的金属电极形成良好的欧姆接触，增大了短路电流；另一方面，优异的本征钝化层能够获取较高的开路电压。

1. Kaneka的专利态势

相比于Sunpower公司和Sanyo-Panasonic公司，Kaneka公司算得上是太阳电池行业的后起之秀了。

2009年，Kaneka公司的专利申请量较之前相比上了一个台阶，除日本之外，它在欧美、中国等主要太阳电池技术、产业集中的国家和地区均有大量的专利布局。不仅如此，在技术开发的同时，该公司仍然在进行着全面的知识产权布局。

▲ 图11 全球申请技术趋势图 

▲ 图12 全球申请技术分布

2.专利申请的技术分布

Kaneka公司在TCO光学膜和电极优化（如Ag电极上电镀Cu）方面降低了成本，提高了导电性；在优质背面发射p-n区域注入制结、背面钝化方面申请了大量的技术专利；背面有序的p-n区域交错排列技术，也大大降低了串联电阻Ｒs，并在优化接触性能和高质量成膜方面进行了持续性的技术开发，而且在关键技术上布置了大量高价值专利。

在如此强大的优势背景之下，竞争对手想冲破该公司的技术重围，就必须进行大量的技术研究，并花费更多的心思来做好专利布局。

▲ 图13 全球申请技术分布

最后，从实现高效电池产品的角度来看，SHJ电池及其与交叉指背接触（IBC）技术结合的HBC电池，IBC背部与SHJ和TOPCon技术全钝化接触结合，都提高了晶体硅太阳电池的效率，取得了明显的进步。而在这些种类的太阳电池结构方面，中，日、美三国的公司牢牢占据着知识产权的制高点。

从数量到质量，再到有针对性的专利组合布局，国内公司想要进行技术开发、上市新品都绕不开知识产权的潜在风险，特别是在大力强调知识产权保护的当代背景下，技术后发企业更应学习技术先发企业的专利布局方式，必须要在多种优势技术结合方面做更多的技术探索，使其新的技术能够得到有效的保护，只有这样才能在技术更迭、市场波诡云谲时杀出重围，抢占市场。