我國光伏組件封裝設(shè)備專利布局現(xiàn)狀分析

曹盼盼 石磊 張亮 李樹珍

摘?要：本文從我國太陽電池組件封裝技術(shù)領(lǐng)域的專利申請布局入手探究我國太陽能電池組件封裝技術(shù)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展過程與趨勢。結(jié)果表明，我國太陽能電池組件封裝設(shè)備行業(yè)逐漸進入平穩(wěn)發(fā)展期，同時，我國的組件封裝技術(shù)逐漸發(fā)展成熟且一躍成為全球市場中的主要設(shè)備出口國。然而，我國尚還未形成有絕對影響力的封裝設(shè)備制造商，尤其是在組件整線智能制造技術(shù)領(lǐng)域還需要進行技術(shù)突破和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：光伏行業(yè);封裝設(shè)備;專利布局;現(xiàn)狀分析

光伏應(yīng)用擁有著巨大的發(fā)展?jié)撃芎褪袌銮熬?。?jù)行業(yè)咨詢公司IDTechEx預(yù)測，2024年太陽能電池相關(guān)產(chǎn)品的市場規(guī)模將達(dá)到1000億美元以上。作為光伏組件生產(chǎn)線重要組成部分的光伏組件封裝設(shè)備，其市場規(guī)模與光伏組件的產(chǎn)量呈較強的相關(guān)性，未來市場同樣具備較大需求潛能。本文從專利布局視角出發(fā)，以中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫中公開的檢索得到的全部涉及太陽能電池封裝生產(chǎn)線以及封裝設(shè)備技術(shù)的專利申請為研究對象，對涉及太陽能電池封裝生產(chǎn)線以及封裝設(shè)備技術(shù)全球整體申請狀況進行統(tǒng)計與分析，探究我國太陽能電池組件封裝設(shè)備行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r[1-3]。

1 發(fā)展趨勢分析

本文以向中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局提交并公開檢索得到的全部涉及太陽能電池組件封裝技術(shù)的專利申請為研究對象，經(jīng)檢索式檢索與人工逐篇閱讀篩選，截至2018年9月5日，本文共篩選出涉及太陽能電池組件封裝技術(shù)的中國專利申請共計1580項，總體發(fā)展趨勢呈現(xiàn)逐步增加的狀態(tài)，通過我國太陽能電池組件封裝技術(shù)行業(yè)的專利布局探究行業(yè)技術(shù)發(fā)展過程與趨勢。

從發(fā)展趨勢上來看，國內(nèi)外全自動太陽能電池組件封裝生產(chǎn)線技術(shù)起步于20世紀(jì)末21世紀(jì)初，中國的專利申請記錄起始于2005年左右，晚于全球，但近些年來發(fā)展迅速，從2012年后超過一直領(lǐng)先的日本，成為世界第一。通過對太陽能電池組件封裝技術(shù)原創(chuàng)申請量隨年代變化趨勢的分析，可以初步掌握中國太陽能電池組件封裝技術(shù)的發(fā)展過程與趨勢。我國太陽能電池封裝技術(shù)行業(yè)經(jīng)歷了五個主要發(fā)展階段：第一階段（2004年以前）萌芽期，專利申請量較小，行業(yè)技術(shù)相對初級;第二階段（2004—2007）發(fā)展期，組件封裝技術(shù)有了階段性突破并受到人們關(guān)注，專利申請量逐步上升趨勢;第三階段（2008—2012）快速發(fā)展期，專利申請量得到了爆發(fā)式的增長，相關(guān)技術(shù)成果大量涌現(xiàn)，以太陽能為首的綠色能源越來越受到關(guān)注，太陽能電池組件封裝行業(yè)進入了快速發(fā)展期;第四階段（2012—2014）退潮期，經(jīng)歷了急劇增速發(fā)展后行業(yè)技術(shù)相對成熟，有技術(shù)競爭力的企業(yè)逐漸形成，跟風(fēng)進入太陽能電池封裝技術(shù)領(lǐng)域的熱情逐漸下降，整個設(shè)備封裝行業(yè)得到精簡，進入發(fā)展的瓶頸期;第五階段（2014至今）平穩(wěn)發(fā)展期，中國為首的亞洲國家在太陽能電池組件封裝領(lǐng)域有了較大的發(fā)展，帶動了整個發(fā)展趨勢的上揚，且從趨勢上來看，中國成為光伏第一大國已屬必然。

在1580件申請中，可以通過分析申請人（專利權(quán)人）所在地址區(qū)域，分析出“太陽能電池組件封裝”技術(shù)聚集中心區(qū)，江蘇、河北、浙江為前三甲。

太陽能電池組件封裝生產(chǎn)主要分為人工輔助與機械化加工兼顧的半自動生產(chǎn)和全自動生產(chǎn)線生產(chǎn)，對于人工輔助與機械化加工兼顧的半自動生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展相當(dāng)成熟。隨著人工成本越來越高，光伏組件單品加工費降低，因此通過全自動傳輸線連接組件封裝各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的功能設(shè)備，提高設(shè)備工作效率，提高設(shè)備自動化、信息化程度成為設(shè)備制造商亟須解決的主要問題。

2012年以后，越來越多的國內(nèi)封裝設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)和電池組件生產(chǎn)企業(yè)開始推廣實施了自動化程度越來越高的生產(chǎn)線自動化生產(chǎn)模式，并且有將在未來引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的趨勢;同時，隨著建材型、異形組件、結(jié)構(gòu)特殊組件等新型電池和新材料的不斷涌現(xiàn)，對封裝技術(shù)也相應(yīng)地提出了新的要求[4]。因此，封裝技術(shù)和封裝設(shè)備的不斷創(chuàng)新和發(fā)展是持續(xù)的課題。根據(jù)市場顯示的數(shù)據(jù)分析，在全自動太陽能電池組件封裝生產(chǎn)線技術(shù)的研發(fā)熱情上來看中國穩(wěn)居世界第一，但是前沿最新技術(shù)水平以及技術(shù)成熟度上仍然有所欠缺，中國的專利申請大多集中在已有技術(shù)上的再次創(chuàng)新改進，多技術(shù)融合的改進，總體創(chuàng)新水平不高，對薄弱技術(shù)環(huán)節(jié)的突破性進展也不夠多。直接表現(xiàn)在中國的專利申請的專利壽命不夠長，無效專利和棄權(quán)專利較多，當(dāng)然這與本技術(shù)跟新?lián)Q代快也有很大關(guān)系。

2 技術(shù)主題分析

太陽能電池組件封裝生產(chǎn)的相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備主要由太陽電池組件串焊機、排版機、匯流條焊接機、層壓機、組框機以及測試儀等共14個功能設(shè)備構(gòu)成，其包含的主要技術(shù)有光伏電池封裝、傳送、定位、檢測、條焊、串焊、按壓、加熱、固化、裁剪、削邊等相關(guān)技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化主要涉及太陽能電池封裝生產(chǎn)線技術(shù)、生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、機械集成設(shè)計技術(shù)、視覺定位和視覺輔助檢測技術(shù)、太陽能電池封裝生產(chǎn)用相關(guān)設(shè)備的相關(guān)技術(shù)等五大部分。本文以電池片分選機、玻璃移載機、EVA裁切鋪設(shè)機、太陽能組件串焊機、電池串排版機、匯流條焊接機、太陽能組件層壓機、組件削邊機、組框機、接線盒安裝及灌膠機等10種設(shè)備為技術(shù)主題進行檢索分析，研究不同類型光伏組件封裝設(shè)備的研究發(fā)展趨勢[1]。

從不同設(shè)備的專利申請量可以看出，層壓機是最早被關(guān)注的封裝技術(shù)且一直占據(jù)重要地位，串焊機、匯流條焊接機、層壓機、組框機以及接線盒安裝及灌膠機等5種封裝設(shè)備逐漸也發(fā)展成為研發(fā)熱點，雖然匯流條焊接機在數(shù)量上與層壓機和串焊機有一定差距，但是匯流條焊接機有較強勁的增長趨勢，未來幾年或成為一個新的研發(fā)熱點，分選機、EVA裁切鋪設(shè)機、排版機、削邊機和組框機發(fā)展則處于相對冷淡的技術(shù)研發(fā)期。另外，分選機、EVA裁切鋪設(shè)機、排版機、削邊機和組框機發(fā)展仍然處于相對冷淡的研發(fā)期，且從申請趨勢上來看近幾年還會保持相對冷靜的平穩(wěn)期。

3 結(jié)論

本文對全自動太陽能電池組件封裝生產(chǎn)線技術(shù)的研發(fā)生產(chǎn)的專利申請狀況、發(fā)展趨勢、重點技術(shù)分布及其主要申請人等相關(guān)信息進行了全面采集與分析，梳理出了我國太陽能電池組件封裝行業(yè)的發(fā)展歷程及特點。結(jié)果表明，我國太陽能電池組件封裝設(shè)備行業(yè)在經(jīng)歷了萌芽期、發(fā)展期、快速發(fā)展期、退潮期之后逐漸進入平穩(wěn)發(fā)展期，同時，我國的組件封裝技術(shù)逐漸發(fā)展成熟且一躍成為全球市場中的主要設(shè)備出口國。對組件封裝領(lǐng)域的主要技術(shù)進行了研究，發(fā)現(xiàn)技術(shù)重點正在由傳統(tǒng)的層壓機領(lǐng)域轉(zhuǎn)向匯流條焊接機領(lǐng)域，提高組件整線的自動化水平越來越成為設(shè)備制造商的關(guān)注熱點。

參考文獻(xiàn)：

[1]石磊，陳立東，曹耀輝，等.全自動太陽能電池組件封裝生產(chǎn)線方案的設(shè)計[J].科技視界，2018，000（004）：16-17.

[2]邵燕瑛.太陽電池組件封裝技術(shù)的探討[J].能源工程，2008（3）：32-34.

[3]吳達(dá)成.我國光伏組件封裝設(shè)備制造現(xiàn)狀及展望[J].太陽能，2012（8）：45-46.

[4]邱婷，苗曉亮，宋文佳，等.鈣鈦礦太陽能電池材料的研究進展[J].材料工程，2018.

基金項目：河北省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金項目（14C1303352003）

通訊作者：石磊（1981—?），男，碩士，副教授，主要從事光伏組件封裝設(shè)備研究。