1、國內產業主要參與企業分析
鈣鈦礦太陽能電池作為下一代光伏電池的候選之一，其制備工藝簡單、設備投入小、理論成本低且具有優異的光電性能等優點。
現階段，國內有著一定數量參與鈣鈦礦太陽能電池產業化的企業，以杭州纖納光電為代表，相關企業近些年在鈣鈦礦太陽能電池領域申請的相關專利數量不斷增加。
本文選取幾家代表性的企業，簡單分析其在鈣鈦礦太陽能電池專利方面的布局、技術儲備以及技術探索。
1.1.杭州纖納光電
杭州纖納光電科技有限公司于2015年在杭州創立，該公司致力于鈣鈦礦前沿技術、材料、設備研發。相關專利時期數量也是產業化企業中最多的，超過100件。同時其在鈣鈦礦太陽能電池領產業化上具有多維度的專利儲備，除了基本的電池設計外，還包括：摻雜工藝、生產監控、封裝工藝、疊層設計及工藝、應用實例等。值得注意，其在近一年內申請了涉及太陽能茶幾、光伏地磚、曲面電池以及太陽能草坪燈等鈣鈦礦太陽能電池應用實例相關專利，表面其在對鈣鈦礦太陽能電池的民用化開始有了一定的實質性探索。
同時，纖納光電還積極探索以鈣鈦礦量子點電池為代表的新型鈣鈦礦太陽能電池，申請了5件相關專利。
此外，纖納光電還積極布局海外專利，其專利鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備及其使用方法和應用(CN107785488A)的同族專利涉及美國、歐洲、日本、德國、韓國、澳大利亞和世界知識產權組織，專利一種沉浸式制備鈣鈦礦薄膜的設備及使用方法和應用(CN110047774B)的同族專利也涉及美國、歐洲、日本、德國、韓國和世界知識產權組織，此外還有封裝工藝相關專利(一種薄膜光伏組件封裝結構與方法CN109216486A)、鈣鈦礦成膜工藝相關專利(一種提高鈣鈦礦成膜均勻性的裝置及其方法CN109545985A)也都具有歐洲同族專利。
1.2.華能集團
華能集團旗下的華能新能源股份有限公司和中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司在鈣鈦礦太陽能電池產業化上也進行了一定的專利布局，主要包括電池電極設計(透明電極)、基于柔性基底的柔性電池、疊層電池設計以及電池封裝工藝等。同時華能新能源也申請了一件鈣鈦礦量子點電池相關專利(CN113258007A)。
1.3.浙江浙能技術研究院
浙江浙能技術研究院為浙江能源集團下屬的研究機構，在鈣鈦礦太陽能電池產業化專利中主要布局點為：封裝工藝設計、大尺寸生產工藝，同時也在吸光層設計以及電池印刷工藝具有一定的專利儲備。其近期申請了兩件鈣鈦礦量子點電池相關專利(CN214672614U、CN113437057A)。
1.4.成都新柯力化工
成都新柯力化工科技有限公司在鈣鈦礦結構光伏材料領域具有較為雄厚的研發實力，其研發申請的有關鈣鈦礦光伏材料相關專利得到諸多下游生產廠家的認可，有大量相關專利權利權利轉移至其他企業，包括：蘇州輔朗光學材料有限公司、東營市東凱新材料產業園有限公司、深圳市新技術研究院有限公司、揚州日利達光電發展有限公司、東營市大學科技園發展有限責任公司、東營市東凱新材料產業園有限公司、山西綠普光電新材料科技有限公司、常州宏富電子科技有限公司、福建合信創展科技有限公司、山西綠普光電新材料科技有限公司等。
1.5.無錫極電光能
無錫極電光能科技有限公司是全球領先的鈣鈦礦產業化技術開發企業，專注于鈣鈦礦光伏、光電及前驅體材料的產業化技術開發和應用工作，同時也是大面積鈣鈦礦組件效率突破20%的開拓者。其圍繞電池大面積、大規模生產技術點，對電池的傳輸層、鈣鈦礦光吸收層進行了專利布局及技術儲備。
1.6.天合光能
天合光能圍繞鈣鈦礦太陽能電池的封裝設計、疊層設計、透明電極設計等技術點上進行了專利布局及技術儲備。
1.7.深圳黑晶光電
深圳黑晶光電科技有限公司技術有限公司成立于2019年，是一家致力于新型太陽能電池研發、制造及其智能化應用的新能源科技公司，也是國內首家專注于高效疊層太陽能電池研發的企業，其現階段公開的10件專利中有8件為疊層電池相關專利。
2、典型專利布局
企業在實現鈣鈦礦太陽能電池產業化的目標中，除了增加研發投入以解決目前鈣鈦礦太陽能電池存在各種問題外，還需提前基于研發成果，通過專利布局來對形成專利護城河，保護企業知識產權，強化自身在產業化中的技術優勢。本文基于現階段企業的專利申請情況，總結出企業在鈣鈦礦太陽能電池領域典型的專利布局進行介紹。
2.1.纖納光電-生產監控光譜分析布局
針對控制生產過程鈣鈦礦薄膜質量技術問題，纖納光電基于光譜分析，申請了9件相關專利，方案涉及：X射線光電子能譜分析、光致發光、顏色分析、X射線衍射分析、分光光度計測量等技術，用于檢測生產過程中鈣鈦礦薄膜的：元素組成、元素含量、化學狀態、分子結構、化學鍵、材料電子結構、晶體結構、缺陷狀態、雜質、反應程度、薄膜表面成分、紫外-可見吸收光譜等一系列質量參數及性能參數。
2.2.華能-鈣鈦礦太陽能電池
華能新能源股份有限公司聯合中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司于2021年12月14日和15日針對鈣鈦礦太陽能電池申請了12件相關專利，涉及疊層電池、柔性電池和用于解決電池激光刻線串聯工藝中金屬電極會與鈣鈦層直接接觸導致鈣鈦礦層中碘離子對進金屬電極的腐蝕的問題。
3、近期進展
目前鈣鈦礦太陽能電池產業化依舊存在諸多問題，本文以電池材料選擇、電池結構設計、電池封裝設計三個主題，選取近期公開的相關專利進行介紹，以了解目前鈣鈦礦太陽能電池在產業化的道路上的研發趨勢。
3.1.寧波博旭光電科技有限公司
-錫基鈣鈦礦電池
傳統鈣鈦礦光伏器件由于其光吸收材料中含重金屬元素鉛，限制了此類鈣鈦礦光伏器件的商業化發展。為解決這一問題，通常選用錫摻雜來替代鉛以減低電池毒性。此外，環境友好型的錫基鈣鈦礦材料有著與鉛基鈣鈦礦材料可比擬甚至更優異的光電性能，也是替代選擇之一。但由于二價錫在空氣中極易氧化且結晶速度快，導致錫鈣鈦礦鹵化物太陽能電池的穩定性不理想，且目前為止報道的錫基鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率僅為13.4%，遠低于鉛基鈣鈦礦太陽能電池。
寧波博旭光電科技有限公司聯合寧波激智創新材料研究院有限公司申請專利CN113948642A提出一種錫基鈣鈦礦薄膜，利用一種還原性絡合物添加劑，通過少量簡單的前驅液添加，可實現從“反應源頭”和“結晶過程”上同步抑制錫基鈣鈦礦薄膜的缺陷產生，并且最終的太陽能電池的穩定性得到了提升。
3.2.深圳先進技術研究院-疊層設計
現階段疊層鈣鈦礦太陽能電池主要采用鈣鈦礦/銅銦鎵硒的疊層電池結構，但是銦和鎵元素在自然界儲量稀有，同時被顯示等行業大量開采，不利于支撐疊層光伏組件的長期發展。
深圳先進技術研究院針對這一問題，申請專利CN114093860A提出選擇屬于鋅黃錫礦的銅鎘鋅錫硒作為疊層材料選擇。因其具有耐高溫且無毒，在自然界廣泛存在，可真空法大面積制備等優點，能夠降低疊層組件的工藝成本，在更大的有效電池面積上達到更高的轉換效率，解決疊層光伏器件性能提升瓶頸和大面積量產的難題。
3.3.仙湖實驗室-封裝工藝
鈦礦材料在普通大氣條件下容易降解，目前一般通過封裝手段來解決水分和氧氣對鈣鈦礦的影響。鑒于甲脒基鈣鈦礦退火溫度為150℃，甲胺基鈣鈦礦層退火溫度為100℃，如果采用硅基太陽能電池的封裝方案，在140℃的長時間層壓過程中很有可能會對上述材料造成損傷，導致這些材料的分解以至于鈣鈦礦太陽能電池性能的下降。
佛山仙湖實驗室申請的專利CN113972326A采用將封裝膠材在較高的溫度單獨預先融化，同時結合提高壓合的壓強的方案，縮短封裝時間，有效減少封裝過程對鈣鈦礦電池表面及電極的機械損傷。
4、結 語
鈣鈦礦太陽能電池作為低成本、高光電轉換效率的綠色第3代太陽能電池，有望成為新一代低成本、綠色能源產業的主流產品，成為光伏領域的領頭羊。同時，以杭州纖納光電等新能源企業為代表，越來越多的國內企業參與這條光伏賽道奔跑，相應的研發以及專利申請不再局限于高校及科研院所，鈣鈦礦太陽能電池產業化的黎明也逐漸明朗，相信在不久的未來，鈣鈦礦太陽能電池可以在光伏產業嶄露頭角，打破現階段硅基太陽能電池獨占的局面。
最后，建議企業在針對鈣鈦礦太陽能電的研發階段，應當做好以下知識產權相關工作：
(1) 開展全球范圍內專利信息分析，為技術研發提供情報支撐;
(2) 及時進行專利挖掘和布局，構建專利組合，以形成專利壁壘;
(3) 做好侵權風險排查，防止侵犯他人專利權，為產品上市保駕護航;
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