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我國光伏組件封裝設(shè)備專利布局現(xiàn)狀分析

2020-01-26 05:43曹盼盼石磊張亮李樹珍
科技風(fēng) 2020年36期
關(guān)鍵詞: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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(xiàng),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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yáng),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(jī)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(jī)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(fèi)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(shí)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(jìn),多技術(shù)融合的改進(jìn),總體創(chuàng)新水平不高,對薄弱技術(shù)環(huán)節(jié)的突破性進(jìn)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(jī)、排版機(jī)、匯流條焊接機(jī)、層壓機(jī)、組框機(jī)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(jī)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(jī)、玻璃移載機(jī)、EVA裁切鋪設(shè)機(jī)、太陽能組件串焊機(jī)、電池串排版機(jī)、匯流條焊接機(jī)、太陽能組件層壓機(jī)、組件削邊機(jī)、組框機(jī)、接線盒安裝及灌膠機(jī)等10種設(shè)備為技術(shù)主題進(jìn)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(jī)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(jī)、匯流條焊接機(jī)、層壓機(jī)、組框機(jī)以及接線盒安裝及灌膠機(jī)等5種封裝設(shè)備逐漸也發(fā)展成為研發(fā)熱點(diǎn),雖然匯流條焊接機(jī)在數(shù)量上與層壓機(jī)和串焊機(jī)有一定差距,但是匯流條焊接機(jī)有較強(qiáng)勁的增長趨勢,未來幾年或成為一個新的研發(fā)熱點(diǎn),分選機(jī)、EVA裁切鋪設(shè)機(jī)、排版機(jī)、削邊機(jī)和組框機(jī)發(fā)展則處于相對冷淡的技術(shù)研發(fā)期。另外,分選機(jī)、EVA裁切鋪設(shè)機(jī)、排版機(jī)、削邊機(jī)和組框機(jī)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(diǎn)技術(shù)分布及其主要申請人等相關(guān)信息進(jìn)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(diǎn)。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(jìn)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(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)技術(shù)重點(diǎn)正在由傳統(tǒng)的層壓機(jī)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向匯流條焊接機(jī)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(diǎn)。

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(jìn)展[J].材料工程,2018.

基金項(xiàng)目:河北省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金項(xiàng)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。

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