我国光伏组件封装设备专利布局现状分析

曹盼盼 石磊 张亮 李树珍

摘 要：本文从我国太阳电池组件封装技术领域的专利申请布局入手探究我国太阳能电池组件封装技术行业的技术发展过程与趋势。结果表明，我国太阳能电池组件封装设备行业逐渐进入平稳发展期，同时，我国的组件封装技术逐渐发展成熟且一跃成为全球市场中的主要设备出口国。然而，我国尚还未形成有绝对影响力的封装设备制造商，尤其是在组件整线智能制造技术领域还需要进行技术突破和创新。

关键词：光伏行业;封装设备;专利布局;现状分析

光伏应用拥有着巨大的发展潜能和市场前景。据行业咨询公司IDTechEx预测，2024年太阳能电池相关产品的市场规模将达到1000亿美元以上。作为光伏组件生产线重要组成部分的光伏组件封装设备，其市场规模与光伏组件的产量呈较强的相关性，未来市场同样具备较大需求潜能。本文从专利布局视角出发，以中国国家知识产权局专利数据库中公开的检索得到的全部涉及太阳能电池封装生产线以及封装设备技术的专利申请为研究对象，对涉及太阳能电池封装生产线以及封装设备技术全球整体申请状况进行统计与分析，探究我国太阳能电池组件封装设备行业发展状况[1-3]。

1 发展趋势分析

本文以向中国国家知识产权局专利局提交并公开检索得到的全部涉及太阳能电池组件封装技术的专利申请为研究对象，经检索式检索与人工逐篇阅读筛选，截至2018年9月5日，本文共筛选出涉及太阳能电池组件封装技术的中国专利申请共计1580项，總体发展趋势呈现逐步增加的状态，通过我国太阳能电池组件封装技术行业的专利布局探究行业技术发展过程与趋势。

从发展趋势上来看，国内外全自动太阳能电池组件封装生产线技术起步于20世纪末21世纪初，中国的专利申请记录起始于2005年左右，晚于全球，但近些年来发展迅速，从2012年后超过一直领先的日本，成为世界第一。通过对太阳能电池组件封装技术原创申请量随年代变化趋势的分析，可以初步掌握中国太阳能电池组件封装技术的发展过程与趋势。我国太阳能电池封装技术行业经历了五个主要发展阶段：第一阶段（2004年以前）萌芽期，专利申请量较小，行业技术相对初级;第二阶段（2004—2007）发展期，组件封装技术有了阶段性突破并受到人们关注，专利申请量逐步上升趋势;第三阶段（2008—2012）快速发展期，专利申请量得到了爆发式的增长，相关技术成果大量涌现，以太阳能为首的绿色能源越来越受到关注，太阳能电池组件封装行业进入了快速发展期;第四阶段（2012—2014）退潮期，经历了急剧增速发展后行业技术相对成熟，有技术竞争力的企业逐渐形成，跟风进入太阳能电池封装技术领域的热情逐渐下降，整个设备封装行业得到精简，进入发展的瓶颈期;第五阶段（2014至今）平稳发展期，中国为首的亚洲国家在太阳能电池组件封装领域有了较大的发展，带动了整个发展趋势的上扬，且从趋势上来看，中国成为光伏第一大国已属必然。

在1580件申请中，可以通过分析申请人（专利权人）所在地址区域，分析出“太阳能电池组件封装”技术聚集中心区，江苏、河北、浙江为前三甲。

太阳能电池组件封装生产主要分为人工辅助与机械化加工兼顾的半自动生产和全自动生产线生产，对于人工辅助与机械化加工兼顾的半自动生产的相关技术已经发展相当成熟。随着人工成本越来越高，光伏组件单品加工费降低，因此通过全自动传输线连接组件封装各个生产环节的功能设备，提高设备工作效率，提高设备自动化、信息化程度成为设备制造商亟须解决的主要问题。

2012年以后，越来越多的国内封装设备研发生产企业和电池组件生产企业开始推广实施了自动化程度越来越高的生产线自动化生产模式，并且有将在未来引领行业发展的趋势;同时，随着建材型、异形组件、结构特殊组件等新型电池和新材料的不断涌现，对封装技术也相应地提出了新的要求[4]。因此，封装技术和封装设备的不断创新和发展是持续的课题。根据市场显示的数据分析，在全自动太阳能电池组件封装生产线技术的研发热情上来看中国稳居世界第一，但是前沿最新技术水平以及技术成熟度上仍然有所欠缺，中国的专利申请大多集中在已有技术上的再次创新改进，多技术融合的改进，总体创新水平不高，对薄弱技术环节的突破性进展也不够多。直接表现在中国的专利申请的专利寿命不够长，无效专利和弃权专利较多，当然这与本技术跟新换代快也有很大关系。

2 技术主题分析

太阳能电池组件封装生产的相关生产设备主要由太阳电池组件串焊机、排版机、汇流条焊接机、层压机、组框机以及测试仪等共14个功能设备构成，其包含的主要技术有光伏电池封装、传送、定位、检测、条焊、串焊、按压、加热、固化、裁剪、削边等相关技术，产业化主要涉及太阳能电池封装生产线技术、生产线控制系统、机械集成设计技术、视觉定位和视觉辅助检测技术、太阳能电池封装生产用相关设备的相关技术等五大部分。本文以电池片分选机、玻璃移载机、EVA裁切铺设机、太阳能组件串焊机、电池串排版机、汇流条焊接机、太阳能组件层压机、组件削边机、组框机、接线盒安装及灌胶机等10种设备为技术主题进行检索分析，研究不同类型光伏组件封装设备的研究发展趋势[1]。

从不同设备的专利申请量可以看出，层压机是最早被关注的封装技术且一直占据重要地位，串焊机、汇流条焊接机、层压机、组框机以及接线盒安装及灌胶机等5种封装设备逐渐也发展成为研发热点，虽然汇流条焊接机在数量上与层压机和串焊机有一定差距，但是汇流条焊接机有较强劲的增长趋势，未来几年或成为一个新的研发热点，分选机、EVA裁切铺设机、排版机、削边机和组框机发展则处于相对冷淡的技术研发期。另外，分选机、EVA裁切铺设机、排版机、削边机和组框机发展仍然处于相对冷淡的研发期，且从申请趋势上来看近几年还会保持相对冷静的平稳期。

3 结论

本文对全自动太阳能电池组件封装生产线技术的研发生产的专利申请状况、发展趋势、重点技术分布及其主要申请人等相关信息进行了全面采集与分析，梳理出了我国太阳能电池组件封装行业的发展历程及特点。结果表明，我国太阳能电池组件封装设备行业在经历了萌芽期、发展期、快速发展期、退潮期之后逐渐进入平稳发展期，同时，我国的组件封装技术逐渐发展成熟且一跃成为全球市场中的主要设备出口国。对组件封装领域的主要技术进行了研究，发现技术重点正在由传统的层压机领域转向汇流条焊接机领域，提高组件整线的自动化水平越来越成为设备制造商的关注热点。

参考文献：

[1]石磊，陈立东，曹耀辉，等.全自动太阳能电池组件封装生产线方案的设计[J].科技视界，2018，000（004）：16-17.

[2]邵燕瑛.太阳电池组件封装技术的探讨[J].能源工程，2008（3）：32-34.

[3]吴达成.我国光伏组件封装设备制造现状及展望[J].太阳能，2012（8）：45-46.

[4]邱婷，苗晓亮，宋文佳，等.钙钛矿太阳能电池材料的研究进展[J].材料工程，2018.

基金项目：河北省科技型中小企业创新基金项目（14C1303352003）

通讯作者：石磊（1981— ），男，硕士，副教授，主要从事光伏组件封装设备研究。