目前，能源消耗主要來自于化石燃料，由于化石燃料儲量有限以及所帶來的環境污染問題，人們開始把目光投向可再生能源。在諸如風能、生物能、潮汐能、水力電氣和地熱等環境友好、可再生的能源中，太陽能的應用前景最為廣闊。伴隨著1954年第一個實用性的半導體太陽能電池的問世，標志著太陽能電池的發展開始起步;而石墨烯是理想的太陽電池導電電極材料，通過在太陽能電池中引入石墨烯材料，有效地提高了太陽能電池的光電轉換效率。

 　　基于太陽能電池行業發展的需求以及石墨烯修飾太陽能電池技術的研究進展，國家知識產權局專利分析普及推廣項目石墨烯電池課題組從石墨烯太陽能電池的專利布局、技術動向、研發團隊三個視角出發，對石墨烯太陽能電池技術進行了深度剖析。

　　PART 1——專利布局

　　石墨烯太陽能電池技術的申請量在全球和中國增長迅速，專利布局以中國、美國、日本和韓國為主，美國、日本和韓國也在中國積極布局，江蘇、北京等省市是國內申請的主要來源。

 　　全球石墨烯太陽能電池的專利申請從2007年的3件，經過5年的發展，迅速增加到了2012年的169件，整體呈現出迅速上升的態勢。中國石墨烯太陽能電池的年度專利申請量的增長態勢與全球類似，也是逐年穩步上升。

 　　石墨烯太陽能電池全球專利申請主要來自中國，其次是韓國、美國和日本，這表明石墨烯太陽能電池的主要市場國是中國、韓國、美國和日本。石墨烯太陽能電池中國專利申請中有37%是國外在華申請，主要來自美國、韓國、日本，這說明美、日、韓在中國積極進行了專利布局。中國石墨烯太陽能電池專利申請的國內申請人主要來自江蘇、北京等地區，而江蘇和北京正是相關企業和研究機構分布密集的地區關注，這說明石墨烯太陽能電池作為一項新興技術受到了國內企業、研究機構和大專院校的廣泛關注。

　　PART 2——技術動向

 　　石墨烯在染料敏化電池和半導體薄膜電池等技術中的應用是全球研發熱點，國內的另一研發熱點——異質結光伏電池可視為是中國特色。

 　　全球石墨烯太陽能電池專利技術主要集中在染料敏化電池、半導體薄膜電池、硅基電池技術，共有224項專利申請;其次是通用類太陽能電池，其包括可用于多類太陽能電池中的通用部件，共有197項專利申請;其余申請量比較大的還有有機聚合物類太陽能電池，共有57項。整體上來說，目前石墨烯太陽能電池的研究重點還是集中在染料敏化電池、半導體薄膜電池、硅基電池、以及可用于多類太陽能電池中的通用部件等方面。

 　　中國石墨烯太陽能電池專利技術分布與全球專利技術分布基本類似，但還存在一個明顯的差異，在國內，異質結光伏電池也具有較高的申請量，異質結光伏電池共有20項。

 　　就中國石墨烯太陽能電池專利申請的技術功效而言，如圖2所示，其中可以實現提高光電轉換效率目的的專利申請最多，其次是提高導電性和提高光吸收率的專利申請，然后是降低生產成本的專利申請，用于提高功率密度和短路電流的專利申請最少。雖然有較多的專利申請中石墨烯僅是作為一種可選的碳材料，但是石墨烯由于其具有眾多出色的性能，尤其是具有優異的導電性，在太陽能電池領域越來越受到研發人員的關注。

 　　石墨烯修飾的染料敏化太陽能電池專利申請主要涉及光陽極的基底、光陽極的導電層/導電薄膜、對電極的基底、對電極的催化層、電解質;專利申請從2008年起步，在2010之后出現了爆發式的增長。相關專利申請的技術原創國主要來源于四個國家或地區，分別是韓國、中國、美國和日本，而專利布局的目標市場也主要是中國、韓國、美國和日本。授權比例較高，占已經結案的專利申請量的78%，這表明石墨烯修飾的染料敏化太陽能電池領域的專利申請具有較高的創新度。主要申請人是韓國的UNIV SEOUL IND COOP GROUP和KOREA INST SCI & TECHNOLOGY、中國的中科院，而最有影響力的申請人是三星集團，其擁有石墨烯修飾的染料敏化太陽能電池的基礎專利US2009071533A1。

　　PART 3——研發團體

 　　全球主要研發團體集中在中國、韓國、美國、日本，中國國內申請人以大學等研發機構為主，國外來華申請人則以韓國為主。

 　　如圖3所示，中國科學院的專利申請位居首位，國外專利申請人主要是韓國的國際知名跨國公司和科研院所，中國有四位申請人入選，包括一家國家級科研機構、兩所知名大學和一家企業。中國石墨烯太陽能電池專利技術的主要申請人是中國科學院、海洋王、電子科技大學和清華大學;國外來華主要申請人是韓國浦項工科大學校產學協團。中國的主要申請人包括大學、科研院所和企業，國外來華主要申請人是科研院所。

 　　中國科學院石墨烯太陽能電池專利申請同時覆蓋半導體薄膜類、染料敏化類、異質結類、通用類、硅電池類、量子點敏化類、和有機聚合物類，其中半導體薄膜類石墨烯太陽能電池專利申請量居于首位，染料敏化類占據第二，異質結類和通用類并列第三。

 　　如圖4所示，中國科學院物理研究所孟慶波團隊的研發重點是鈣鈦礦基薄膜類和燃料敏化類石墨烯太陽能電池。

 　　三星集團石墨烯太陽能電池專利申請包括通用類、半導體薄膜類、染料敏化類和有機聚合物類，其中研發重點是通用類石墨烯太陽能電池，集中在2010-2013年。

 　　如圖5所示，三星集團的合作申請占總量的42%，包括大學和個人，合作申請人前三位是韓國成均館大學、韓國漢陽大學和韓國金烏國立科技學院，其中韓國成均館大學占合作申請總量的63%。

 　　如圖6所示，三星集團在該領域最重要的研發團隊是以CHOI J.為中心的研發團隊，CHOI J. Y.和CHOI W.是該團隊的骨干成員，該團隊的研發重點是通用類石墨烯太陽能電池。

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