光伏电池光电转化效率相关专利分析报告

光伏行业2020年发展简况

2020年我国光伏新增装机48.2GW，连续8年位居全球首位;累计装机量达到253GW，连续6年位居全球首位；产业规模持续扩大，制造端四个主要环节实现两位数增长，多晶硅产量39.2万吨，连续10年位居全球首位；光伏组件产量124.6GW，连续14年位居全球首位;出口市场稳中有升，光伏产品出口额197.5亿美元，同比下降5%，但组件出口量则达到78.8GW，创历史新高，同比增长18.3%。

随着光伏发电的市场扩大，对光伏材料的研究加深，光电转换效率在稳步提升，伴随着生产成本的减少，太阳能光伏发电市场将会越来越广阔。为此有必要对光伏电池领域的技术发展动态从专利角度进行分析，以期为光伏行业从业者和投资者在技术研发和投资决策等方面提供参考。

专利分析

利用相关检索词和专利 IPC 分类号编制检索式，在全球专利数据库中检索太阳能/光伏电池的转换/转化效率相关专利，得到发明和实用新型专利申请29458 件（含授权、公开待审和失效状态），检索时间为2021年8月11日。将该检索结果作为此次专利分析的样本。

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专利定量分析

对这 29458 件涉及太阳能电池转换效率的相关专利进行定量分析，按专利申请年度分布、专利申请地域分布和中国主要专利申请人统计分析，结果如下。

1.专利申请年度分布

首先对相关专利进行申请年度分布的分析，了解相关专利研发动态和布局时间。结果如图所示，相关专利的申请最初始于19世纪70年代起，此后2000年起相关专利的申请量逐渐增加，2006年起专利申请量出现大幅增长，2012年后申请量开始下滑，专利申请逐步放缓（2020 年以后申请的部分专利尚未公开，因此专利量不作考量）。

2.专利申请地域分布

选取29458件专利中申请量超过1000件的国家和地区，可知，其中的中国申请有15045件，占比超过50%，在日本申请有7585件，占比超过25%。中国光伏产业的起步虽然较晚，但发展较快，尤其在国内的专利申请量已经远远超过国外同行，但需要注意的是国外申请人在中国提交的申请可能质量更优。

3.相关中国申请人情况

对这29458件专利申请按照专利权人进行筛选，选出其中申请人位于中国的15045件专利申请，再排除其中已经失效的部分专利，得到8423条公开待审和已授权的专利文件，按照专利申请量对其进行分析，如图所示。

图中给出了与光伏电池转换效率相关的中国专利中专利量位于前10位的专利权人情况（同一公司的各子公司已进行合并）。爱旭集团是拥有专利最多的企业，其较为专注于研制电池片，除爱旭股份外，通威股份、晶科能源、晶澳科技等都采用垂直一体化模式，已实现全产业链布局。

02

主要专利权人重要专利挖掘

1.爱旭股份

爱旭拥有业内领先的PERC电池制造技术和生产供应能力，是全球PERC电池的主要供应商之一。4月24日，爱旭股份公告拟定增募资不超过35亿用于N型高效太阳能电池项目。

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CN107256898B

一种管式PERC双面太阳能电池及其制备方法。该发明可双面吸收太阳光，光电转换效率高，外观良率和EL良率高，解决了划伤和绕镀的问题。

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CN104821345B

一种抗电势诱导衰减太阳能电池的制备方法。该发明致密的二氧化硅层优异的钝化作用还能提高电池的转换效率。

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CN107195354B

一种背钝化硅太阳能电池用正电极银浆及其制备方法。银纳米胶体粒子在硅片表面的析出，促进了玻璃层与硅片形成良好的欧姆接触，提高转换效率。

2.阿特斯集团

阿特斯创造过大面积多晶电池世界记录，电池效率高达23.81%，得到德国哈梅林太阳能研究所（ISFH）测试认证。

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CN105226113B

一种新的晶体硅太阳能电池的绒面结构。该发明在硅片表面形成紧密且均匀排布的纳米级类倒金字塔结构和正金字塔结构，可以有效降低前表面的反射率，使反射率最低降低至2%。该发明专利被引证十余次，同时具有多个同族。

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CN105780127B

一种新的晶体硅太阳能电池的磷扩散方法。该发明将退火步与二次扩散步结合，避免了现有技术中因退火时间长而引起的表面掺杂溶度二次降低且杂质分布宽的问题。使杂质分布符合浅结及窄杂质需求，提高了光电转换效率。

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CN103219428B

专利第21届优秀奖。一种晶体硅太阳能电池的绒面结构的制备方法。该发明提供了深度较浅的纳米孔状或带有棱角的纳米金字塔或带有棱角纳米椎体或带有棱角的纳米坑状结构，相较于纳米-微米复合绒面结构，其电池片的转换效率可提高零点二到零点五个百。

3.比亚迪

比亚迪太阳能是全球第一家，也是目前唯一一家实现硅胶封装量产的光伏组件厂家。比亚迪双玻组件采用独特的液体硅胶作为封装材料，并且使用玻璃作为背板材料，在组件周边使用高防水的聚异丁烯橡胶密封。这样独特的材料组合，让比亚迪双玻组件有着优异的湿气阻隔能力，优异的抗紫外特性和耐候性。

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CN109423254B

一种液体光学硅胶组合物及其制备方法、由该液体光学硅胶组合物形成的光学硅胶、以及采用该光学硅胶的太阳能电池组件。其光学硅胶不仅能够保持较高的光透过率，并且能够将透过的紫外光转换为可见光，最终提高太阳能电池的光电转换效率。

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CN105374412B

一种背钝化太阳能电池背银浆料及其制备方法。该发明的浆料含有微米银粉、纳米银粉、无机玻璃粉和有机载体。采用该背银浆料制备得到的太阳能电池的光电转化效率得到有效提高。

4.晶科

2021年01月08日科能源宣布公司的大面积N型单晶硅单结电池效率达到24.9%，创造了新的世界纪录。该测试结果已获得德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)下属的检测实验室独立认证。

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CN107644925B

一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法。该发明对磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层；在隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜。该发明能够解决P型晶体硅正面钝化和金属化问题以及钝化接触结构中多晶硅薄膜的吸光问题，从而提高电池转换效率。

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CN107394009B

一种湿法刻蚀方法、双面太阳能电池及其制作方法。该发明通过湿法刻蚀及控制衬底结构漂浮在刻蚀液中条件，逐渐将磷硅玻璃层、边缘磷扩散层及硼硅玻璃层去除，保证双面太阳能电池的光电转换效率高。

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CN104409339B

一种硅片的P扩散方法。该发明通过分部沉积和推进过程，以及吸杂过程的进行，使得到的包含有PN结的硅片方阻均匀性提高，降低了表面浓度以及结深，从而有效提高了太阳能电池的转换效率。

5.隆基

今年4月，经德国 ISFH研究所测试，隆基的N型TOPCon电池转换效率达25.09％，成为新世界记录的创造者。仅一个月后，隆基电池研发中心的单晶双面N型TOPCon电池，实现高达25.21％的转换效率。此后，隆基电池研发中心的商业化尺寸单晶双面P型TOPCon电池效率，实现25.02％的世界记录；单晶HJT电池转换效率达到创记录的25.26％。

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CN106409956B

一种N型晶体硅双面太阳能电池结构及其制备方法。。电池的结构使金属与硅基体的接触面积减小，复合损耗降低，显著降低了栅线的光遮挡面积，进而提高了电池的转换效率。

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CN105870212B

一种晶体硅太阳能电池二维电极及其制备方法。该发明的电极显著减少了金属电极的遮光面积与浆料的使用量，同时保证了电极良好的导电性，很好的平衡了晶硅电极光遮挡与导电性之间的两难问题，使电池的转换效率提升、生产成本降低。

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【温馨提示】文中部分内容引用《中国光伏行业2020年回顾与2021年展望》