國
立立 政 治 大
㈻㊫學
•‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
第一章 緒論
第一節 研究背景
近年由於化石燃料的大量使用，排放大量二氧化碳，造成地球暖化，受到世
界各國關注，因此在 1997 年 160 個聯合國會員在日本簽定《京都協定書》，要求 工業發展國家降低二氧化碳的排放量；並於 2005 年 2 月 16 日開始生效，對 128 個簽署國具有法律約束力。在全球石油逐漸短缺及廢氣減量壓力下，未來傳統石 油、燃煤等火力發電方式將更受限制。因此近年已積極設法開發再生能源取代化 石燃料發電，以減輕以往傳統發電所產生的汙染與溫室效應。
一般再生能源是指取之不盡、用之不竭，而且不會對環境造成污染或破壞的 能源。所有再生能源中，例如水力發電、風力發電、與太陽能發電，有部分受到 地理位置的限制。其中太陽能應用範圍最大、最廣，利用率與可行性最高，最具 發展潛力，且太陽能發電具有不受地理環境影響與取之不盡之優點。
太陽能電池是最直接使用太陽能為電力的元件，將太陽光能量直接吸收轉換 為電能的半導體。在目前太陽能電池研究中，為達到太陽能電池大面積、普及化 與高能量轉換效率的理想，發展薄膜太陽能電池（Thin-Film Solar Cell）是不可避 免的趨勢。
顧名思義，薄膜太陽能電池就像薄膜一般，厚度僅約數微米而已，比起固定 在厚重基板上的矽晶太陽能電池，就像是一張薄紙和一片厚玻璃的區別，這也使 得薄膜太陽能電池在各式應用上能更不受限制。由於薄膜太陽能電池具有輕薄、
可撓曲、能製作大尺寸面積等特性，較主流的矽晶太陽能電池更具應用上的彈性，
能與建築及日常生活用品更緊密結合，是目前被公認最具發展潛力的次世代太陽 能電池。
•‧
國
立立 政 治 大
㈻㊫學
•‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
除應用上的優勢外，另一個支持薄膜太陽能發展的原因是原料矽的供應不確 定性問題。於 2004 年起至 2010 年間，全球曾出現矽原料嚴重短缺的情況，不敷 半導體與太陽光電兩大產業使用，限制了產業的發展。雖然目前矽晶太陽能電池 約佔全球市場 9 成，但上游矽原料的供應並非保證長期穩定，屆時矽原料價格或 會有暴漲的可能發生。反觀薄膜太陽能電池，化合物型電池不需使用矽，沒有原 料矽的問題；矽薄膜電池使用的矽並非半導體等級，同時需求數量少、品質要求 低，故原料供應無虞。日本太陽能大廠 Sharp 在 2007 年改弦易轍，由矽晶轉向全 力研發薄膜太陽能電池，即為原料主導產業的鮮明例證。
綜合而言，薄膜太陽能電池與傳統矽晶太陽電池不一定處於相互取代的地位，
兩者間各有不同的發展空間及特性。更重要的是，多元化技術與產品的薄膜太陽 能電池擴展了太陽光電產業的可應用領域，對創造新利基市場有正面的貢獻，並 有助於整個產業的普及化。
第二節 研究動機
日本屬於島國，在風能及太陽能方面皆擁有十分豐富的天然資源。然而，由 於日本初期較著重核電，故在新能源的發展上投資並不多，能源結構亦較為單一。
不過，經歷過核事故之後的日本，因為對於核安全的疑慮，國內便加促了投資新 能源產業的步伐，日本政府亦為此鼓勵發展新能源，企圖改變傳統能源佔據其能 源結構主要地位的現狀。
由於太陽能的基本無污染性和資源豐富性，日本將太陽能定位於可以自給自 足的替代石油的環保能源；另外，由於日本八成以上的能源皆依靠進口，因此日 本期盼太陽能能夠在未來成為國內能源消費市場的穩定供應來源，這對於解決地 球環境問題與實現可持續發展（Sustainable Development）的目標上，發揮極其重
•‧
國
立立 政 治 大
㈻㊫學
•‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
要的作用。
日本能成為全球太陽光電產業龍頭，其太陽光電產業結構完整，從太陽能晶 圓矽原料、晶圓、太陽能電池、太陽光電模組、系統安裝、銷售服務等，涵蓋整 個產業上中下游價值鏈。這有賴於政府的大力支持，建立一個長期且穩定的產業 政策與獎勵補貼制度，其中包括對用戶端的推廣，以及對業者研發的強力支持。
在日本新能源產業技術綜合開發機構（New Energy and Industrial Technology Development Organization，NEDO）的主導下，不管在原材料的掌握、電池效率 的提升、模組的可靠度及系統設計施工的穩定性，皆具有相當高的技術水準。
NEDO 主導研發計劃與實證研究或量產技術不限於研發機構申請，甚至是以產業 公司為整個計劃主導，搭配大學的基礎研發，再配合明確的太陽能電池效率與最
終成本目標（即高效率且低成本之新世代太陽電池），因此研發結果可以直接在產
業內生根，而使日本太陽光電產業形成強大的國際競爭優勢1。
日本太陽光電業者在其產品市場與應用尚未明朗前，加上受到大量投入研發 的費用影響，或許當前獲利尚不明顯，但仍會願意投入相當長的研發時間，眼光 深遠。然而反觀台灣，現今國內大部分廠商的投入，扮演的是追隨者（Me Too）
的角色，因此必須趁早累積技術能量，只有具研發實力的廠商，才能推出效率高、
成本低的商品。在未來數年，新加入的業者如何結合政府政策引導，並從供應鏈 的利基角度切入，將是台灣發展太陽光電產業的關鍵。
由於太陽光電產業中的太陽能電池製程與半導體相似，技術門檻較半導體為 低，因此台灣可以憑藉過去在半導體產業中所厚植的豐富經驗與技術，於太陽光 電產業中展現其競爭優勢；另外，中華民國行政院於 2009 年 4 月起陸續推動的六 大新興產業行動方案中，綠色能源產業亦包含在內。因此本研究希望以日本發展
1 吳銀泉(2006)，太陽能電池產業發展模式與競爭策略-兩岸發展模式比較分析，東海大學管
理碩士在職專班碩士論文，頁 44-45。
•‧
國
立立 政 治 大
㈻㊫學
•‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
太陽光電產業的成功經驗作為借鏡，提供予台灣國內廠商參考，從而及早洞悉技 術的發展潛力，在研發資源的配置上作更完善的佈局，避免沉沒成本的浪費。
第三節 研究目的
專利資訊能有助瞭解一個產業的技術發展與趨勢，且透過專利分析亦能獲得 不少可供該技術領域企業作為參考的資訊，同時能更清楚該領域之研發技術於不 同國家或國際間的佈局狀況。
根據上節所述之研究動機，本研究將針對「薄膜太陽能電池」為重點，又因 日本為全球最大太陽能電池市場之一，故以日本太陽能電池產品供應總量為前五 大的領導廠商作為研究對象。藉由檢索美國專利商標局（USPTO）所公開的專利 資料，本研究擬探討下列兩個問題：
1. 四類薄膜太陽能電池中，哪一類於未來較具發展潛力？
本研究以四類薄膜太陽能電池作為研究範圍，其包括矽薄膜類、碲化鎘/
硫化鎘類、銅銦硒/銅銦鎵硒類與染料敏化類。由於專利權有效期限為 20 年，
故本研究希望從這 20 年間各技術領域的歷年核准專利件數之變化，以判斷於 未來較具發展潛力的薄膜太陽能電池為哪一類？
2. 日本太陽能電池領導廠商於四類薄膜太陽能電池的研發投入情況及其 技術定位為何？
由於專利組合圖的四個象限，能夠反映企業所擁有的專利技術之目前定 位為何，因此本研究透過繪製專利組合圖，期昐能了解日本太陽能電池企業 於四類薄膜太陽能電池研發投入的現況及其技術定位，進而給予適當的研發 資源配置與專利佈局上的建議。
•‧
國
立立 政 治 大
㈻㊫學
•‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
第四節 研究限制
本研究進行時，其所面臨的限制或有以下四點：
1. 本研究使用美國專利商標局所公開的專利資料庫進行檢索，檢索範圍則限制 於 1976 年以後公開的已核准專利文獻（Issued Patents）。另外，由於一件專利從 申請日（Application Date）到公開日（Publication Date），其中未公開的時間可達 數年之久，因此本研究無法分析薄膜太陽能電池最新、最完整的專利資料。
2. 薄膜太陽能電池種類眾多，但目前全球研發焦點幾乎以矽薄膜電池、碲化鎘、
銅銦硒/銅銦鎵硒以及染料敏化電池為主，故本研究以上述四類薄膜太陽能電池作 為研究標的。
3. 三洋電機（SANYO Electric）於 2008 年 12 月被本研究對象之一的松下電器
（Panasonic）所購併2，但由於無從得知雙方簽訂併購合約的實際內容，因此無法 判斷三洋電機的專利權歸屬，故在松下電器的專利檢索方面，本研究摒棄檢索
「SANYO Electric」的部分，僅以「Panasonic」和「Matsushita Electric」作為專 利權人名稱（Assignee Name）之檢索關鍵詞。
4. 專利為技術指標，而非市場指標，故本研究從檢索出的薄膜太陽能電池專利 資料中，只能夠判斷日本前五大廠商於相關領域之研發趨勢，再加上由於沒有本 研究之個案廠商於 2013 年全球薄膜太陽能電池的產量等最新相關資料，故無法得 知企業所擁有的專利技術與實際量產的關係為何。
2 松下電器原名為 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.，後於 2008 年 10 月更名為 Panasonic Corporation。