以專利組合圖探討薄膜太陽能電池企業之研發資源配置－以日本廠商為例 - 政大學術集成
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(2) . . . 謝辭 大學時期的我，選擇升讀一個不同於其他化工系同學的研究所，感謝台大化 工系的邱文英教授與台大柔道隊的黃國恩老師，當年願意為我撰寫推薦函，讓我 得以順利進入政大智財所學習。從工程領域轉跨到智財領域，讓我有機會接觸到 新鮮且實用的法律與商管專業知識，使得自己的視野變得更為廣闊。在這三年的 研究所求學生涯中，我認識到來自不同領域的精英，也蒙受許多師長、學長姐以 及同學的指導與照顧，從他們身上所學習到的知識和處事態度，實在對我未來的 發展有莫大的裨益。 . 政 治 大 首先，我要誠摯地感謝我的恩師－邱奕嘉教授。在剛開始撰寫論文時，老師 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 會協助學生發掘研究問題，建立正確的研究架構，才能如此順利地完成論文餘下 的部分。同時，老師總是願意給予學生時間和自由度，而當學生遇到問題時，亦. •‧. 會提出完善的解決方法。對於老師這一切的幫助，實在讓我非常感恩；能夠成為. y. Nat. io. sit. 老師門下的指導學生，更是我的榮幸。 . n. al. er. 此外，我衷心感謝論文口試委員們－逢甲大學侯勝宗老師及開南大學李岱砡. Ch. i Un. v. 老師，願意撥冗參與我的論文口試。兩位老師均在口試中提供許多寶貴的意見與. engchi. 建議，讓我能夠有更多的方向去作修正，使得這篇碩士論文更臻完美。 在政大智財所的求學生活中，最大收穫之一莫過於認識了一群交心的好友－ Tina、Carol、Nathan、Joyce、Erica、Lily、Andrew和Chester。如果在智財所繁重 的課程中，沒有和你們一起討論報告、課後喝酒聊天與分憂解勞，我彷彿失去了 支撐下去的重心！其他智財100級的同學如Eve、奐君、Eric、Emma、香羽、Daniel 等，由於你們多元的專業背景，總是能在我碰到問題時提供協助，感謝你們！ . . i .
(3) . . . 最後，我要向我最愛的父母致謝。沒有你們對我毫無保留的愛和支持，我便 無法不虞匱乏地在外地求學；沒有你們在我背後無聲的一雙手，我便無法有此微 小的成就。能夠當你們的孩子，是我這輩子最富有的事。 文政 謹誌於 台北 2014年7月 . . . . 立立. 政 治 大. •‧. •‧ 國. ㈻㊫學. n. er. io. sit. y. Nat al. . Ch. engchi. ii . i Un. v.
(4) . . . 以專利組合圖探討薄膜太陽能電池企業之研發資源配置 －以日本廠商為例 . 中文摘要 . 本研究利用專利組合圖來探討薄膜太陽能電池產業中各企業的技術領域現況. 及發展重點，從而給予研發資源配置與專利佈局策略上的建議。研究對象為日本 前五大太陽能電池廠商，研究範圍則包括矽薄膜類、碲化鎘/硫化鎘類、銅銦硒/. 政 治 大. 銅銦鎵硒類，以及染料敏化類薄膜太陽能電池。 . 立立. 透過檢索美國專利商標局（USPTO）資料庫，將獲得的專利資料按照三個專. •‧ 國. ㈻㊫學. 利指標進行運算，其分別為技術相對成長潛力率 RDGR、專利相對定位 RPP 與專 利相對優勢 RPA，並繪製各廠商的專利組合圖，再配合產業資訊後可得知：（1）. •‧. 四類薄膜太陽能電池的之發展潛力的強度依序為：矽薄膜＞銅銦硒/銅銦鎵硒＞碲. sit. y. Nat. io. er. 化鎘/硫化鎘＞染料敏化；（2）目前全球薄膜太陽能電池產業以碲化鎘/硫化鎘類. al. 為市場主流；（3）申請薄膜太陽能電池專利的台灣組織甚少，且大多為學術或研. n. iv n C hengchi U 究機構，真正投入薄膜太陽能電池的台灣企業仍是少數，因此台灣的產學合作必 須變得更加緊密。 關鍵詞：薄膜太陽能電池、專利組合圖、研發資源、專利佈局 . . iii . .
(5) . . . The R&D Resource Allocation of Thin-Film Solar Companies in Japan: Patent Portfolio Perspective. Abstract The purpose of this study was to investigate the current situation of technology fields and development emphasis of companies in thin film solar cell industry by using patent portfolio, and give corresponding advice on the R&D resource allocation and patent deployment strategy to those companies afterwards. The objects of study are the. 政 治 大. top five solar cell companies in Japan. The research areas included different types of. 立立. thin film solar cells, which are silicon thin film, CdTe/CdS, CIGS/CIS and DSSC.. •‧ 國. ㈻㊫學. By searching the patent database of the United States Patent and Trademark. •‧. Office (USPTO), the patent data obtained were then used for calculating three patent. sit. y. Nat. indicators, which are relative development growth rate (RDGR), relative patent. n. al. er. io. position (RPP) and relative patent advantage (RPA). Subsequently, patent portfolio for. i Un. v. each Japanese solar cell company was drawn. After analyzing the patent portfolios. Ch. engchi. together with industry information, the followings were discovered: (1) the order of strength of development potential of four types of thin film solar cells is: silicon thin film > CIGS/CIS > CdTe/CdS > DSSC; (2) Globally, the mainstream market of thin film solar cell industry is CdTe/CdS; (3) The number of Taiwanese organizations applying for thin film solar cell patents is still very few. Moreover, most of them are academic related rather than commercial related. Thus, the industry-academy cooperation in Taiwan should be much closer and greater. Keywords: Thin film solar cell, patent portfolio, R&D resource, patent deployment . iv . .
(6) . . . 目錄 第一章 緒論 ........................................................................................................................................... 1 第一節 研究背景 ....................................................................................................................... 1 第二節 研究動機 ....................................................................................................................... 2 第三節 研究目的 ....................................................................................................................... 4 第四節 研究限制 ....................................................................................................................... 5 第二章 文獻探討 ................................................................................................................................. 6 第一節 薄膜太陽能電池簡介 ............................................................................................... 6 壹、薄膜太陽能電池發電原理 ..................................................................................... 6 貳、太陽能電池種類與型態 .......................................................................................... 7 一、太陽能電池種類 ............................................................................................. 7 . 政 治 大 參、薄膜太陽能電池市場現況 .................................................................................. 17 立立 二、薄膜太陽能電池種類 .................................................................................... 9 . 第二節 專利組合 .................................................................................................................... 19 . •‧ 國. ㈻㊫學. 壹、專利 .............................................................................................................................. 19 貳、專利檢索 .................................................................................................................... 19 . •‧. 參、專利分析 .................................................................................................................... 23 . y. Nat. 肆、專利指標 .................................................................................................................... 28 . sit. 伍、專利組合 .................................................................................................................... 30 . er. io. 第三章 研究設計 .............................................................................................................................. 38 . al. iv n C 第二節 專利指標 .................................................................................................................... 40 hengchi U 第四章 專利分析 .............................................................................................................................. 43 . n. 第一節 研究架構與流程 ...................................................................................................... 38 . 第一節 專利檢索 .................................................................................................................... 43 第二節 計算專利指標 ........................................................................................................... 46 壹、RDGR ........................................................................................................................... 46 貳、RPP 與 RPA .............................................................................................................. 48 參、分析專利組合圖 ...................................................................................................... 51 第三節 個案廠商分析 ........................................................................................................... 52 壹、Sharp ............................................................................................................................ 52 一、公司現況 .......................................................................................................... 52 二、專利組合圖 ..................................................................................................... 53 貳、Mitsubishi Denki ..................................................................................................... 55 一、公司現況 .......................................................................................................... 55 . v .
(7) . . . 二、專利組合圖 ..................................................................................................... 56 參、Matsushita Electric/Panasonic ............................................................................ 58 一、公司現況 .......................................................................................................... 58 二、專利組合圖 ..................................................................................................... 60 肆、Showa Shell ............................................................................................................... 62 一、公司現況 .......................................................................................................... 62 二、專利組合圖 ..................................................................................................... 63 伍、Kyocera ........................................................................................................................ 65 一、公司現況 .......................................................................................................... 65 二、專利組合圖 ..................................................................................................... 66 第五章 結論與建議 ......................................................................................................................... 68 第一節 結論 .............................................................................................................................. 68 . 政 治 大 參考文獻 .................................................................................................................................................. 72 立立 第二節 建議 .............................................................................................................................. 70 . 附錄、台灣於美國專利商標局（USPTO）之薄膜太陽能電池核准專利 .................. 78 . •‧ 國. •‧. . ㈻㊫學. . . n. er. io. sit. y. Nat al. . Ch. engchi. vi . i Un. v.
(8) . . . 圖目錄 圖 1、薄膜太陽能電池發電原理 ............................................................................................... 7 圖 2、太陽能電池材料分類圖 ................................................................................................... 8 圖 3、薄膜太陽能電池分類表 ................................................................................................... 9 圖 4、矽薄膜太陽能電池結構 ................................................................................................ 11 圖 5、薄膜太陽能電池結構比較……………............................................................................13 圖 6、染料敏化太陽能電池結構 ............................................................................................ 14 圖 7、1980-2012 年全球各類太陽能電池產量所佔比重 .............................................. 17 圖 8、2000-2012 年各類薄膜電池佔全球太陽能電池總產量之比重 ...................... 18 圖 9、專利資料、專利資訊與專利情報三者之關係 ..................................................... 24 圖 10、Brockhoff 專利組合圖 .................................................................................................. 31 . 政 治 大 圖 12、Ernst 專利組合圖（技術層面） ............................................................................. 35 立立 圖 11、Ernst 專利組合圖（公司層面） ............................................................................. 33 圖 13、專利組合圖 ...................................................................................................................... 37 . •‧ 國. ㈻㊫學. 圖 14、研究架構 ........................................................................................................................... 39 圖 15、USPTO 四類薄膜太陽能電池之專利組合圖 ..................................................... 51 . •‧. 圖 16、Sharp 專利組合圖 .......................................................................................................... 53 . y. Nat. 圖 17、Mitsubishi Denki 專利組合圖 ................................................................................... 56 . sit. 圖 18、Matsushita Electric/Panasonic 專利組合圖 ......................................................... 60 . al. er. io. 圖 19、Showa Shell 專利組合圖 ............................................................................................. 63 . v. n. 圖 20、Kyocera 專利組合圖 ..................................................................................................... 66 . . . Ch. engchi. . vii . i Un.
(9) . . . 表目錄 表 1、矽薄膜與化合物半導體薄膜太陽能電池之差異 ................................................ 15 表 2、常用專利資料庫一覽表 ................................................................................................ 21 表 3、CHI Research 各專利指標之用途 .............................................................................. 29 表 4、Brockhoff 專利組合圖三項指標構面之定義與功能 ......................................... 32 表 5、Ernst 專利組合圖各象限之定義與說明 ................................................................. 34 表 6、專利組合圖中各構面對應之專利佈局策略 ......................................................... 37 表 7、各類薄膜太陽能電池歷年核准專利件數暨累積件數統計表 ....................... 44 表 8、美國專利資料庫 1994－2013 年各類薄膜太陽能電池之專利件數 ............ 45 表 9、1994－2013 年各類薄膜太陽能電池之專利歷年成長率 ................................. 46 表 10、各類薄膜太陽能電池之 RDGR ................................................................................ 47 . 政 治 大 表 12、日本前五大廠商之專利相對定位 RPP ................................................................. 49 立立 表 11、1994－2013 年日本前五大廠商之核准專利件數 ............................................. 49 表 13、日本前五大廠商之專利總引證數 ........................................................................... 50 . •‧ 國. ㈻㊫學. 表 14、日本前五大廠商之專利相對優勢 RPA ................................................................ 50 表 15、Sharp 的研發資源配置建議 ...................................................................................... 54 . •‧. 表 16、Mitsubishi Denki 研發資源配置建議 .................................................................... 57 . y. Nat. 表 17、Matsushita Electric/Panasonic 研發資源配置建議 .......................................... 61 . sit. 表 18、Showa Shell 研發資源配置建議 .............................................................................. 64 . al. er. io. 表 19、Kyocera 研發資源配置建議 ...................................................................................... 67 . v. n. 表 20、個案廠商於四類薄膜太陽能電池之投入領域 .................................................. 69 . . Ch. e n g c h i. viii . i Un.
(10) . . 第一章 緒論 . 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. 政 治 大 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。 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 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. Nat. sit. y. 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。 . n. al. er. io. 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. Ch. i Un. v. 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. engchi. 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。 . 1 .
(11) . . 第一章 緒論 . 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。 . 政 治 大. 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，. 立立. 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. •‧ 國. ㈻㊫學. 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. y. n. al. Ch. sit. io. 第二節 研究動機 . er. Nat. . •‧. 有助於整個產業的普及化。 . i Un. v. 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. engchi. 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 . 2 .
(12) . . 第一章 緒論 . 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。. 政 治 大. 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. 立立. 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. •‧ 國. ㈻㊫學. 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。 . sit. y. Nat. 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. n. al. er. io. 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. i Un. v. 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）. Ch. engchi. 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。 . 3 .
(13) . . 第一章 緒論 . 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. 政 治 大 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 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 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？ . y. Nat. io. sit. 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/. n. al. er. 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，. Ch. i Un. v. 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. engchi. 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。 . . 4 .
(14) . . 第一章 緒論 . 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。 . 立立. 政 治 大. •‧ 國. ㈻㊫學. 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. y. Nat. 利權人名稱（Assignee Name）之檢索關鍵詞。 . n. al. Ch. er. io. sit. 「SANYO Electric」的部分，僅以「Panasonic」和「Matsushita Electric」作為專. i Un. v. 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. engchi. 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。 . 5 .
(15) . . 第二章 文獻探討 . 第二章 文獻探討 第一節 薄膜太陽能電池簡介 受到地球暖化衍生的環保問題，以及化石燃料（石油、煤炭及天然氣等）資 源有限的危機所影響，利用太陽能發電成為近年來倍受各界矚目的焦點之一。 . 太陽能發電的技術，依製程區分，主要分為結晶矽（Wafer Base）及薄膜（Thin . Film Base）太陽能電池兩大類。其中因矽具有無毒性、氧化物穩定等優點，加上 產業界已有成熟穩定的工業處理技術來處理矽材料，因此矽晶太陽能電池為目前. 政 治 大 市場應用主流，佔全球市場約達九成。 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 然而，由於近年來德國、日本與西班牙等國在太陽能推動政策影響下，太陽 能電池模組市場需求強勁推升，2007 年太陽能電池模組的需求增溫，曾導致矽原. •‧. 料嚴重缺貨，價格飛漲。雖然自 2008 下半年以來，因多晶矽廠商產能陸續開出，. Nat. sit. y. 加上市場需求趨緩，促使矽原料價格逐漸調降，但矽原料價格不穩定的經歷，已. n. al. er. io. 經讓太陽能廠商更加體認到分散風險的重要性；而且矽晶太陽能產業因設備及製. Ch. i Un. v. 程技術成熟、進入門檻低，在競爭者眾多的產業中，過往的高毛利時代已難以復. engchi. 見，促使太陽能廠商加速將研發觸角轉向薄膜太陽能電池領域。 . 壹、薄膜太陽能電池發電原理 . 薄膜太陽能電池，是以 p/n 半導體接面作為光吸收及能量轉換的主體結構。. 在基板上分別塗上二種具不同導電性質的 p 型半導體及 n 型半導體，當太陽光照 射在 p/n 接面，部份電子因而擁有足夠的能量，離開原子而變成自由電子，失去 電子的原子因而產生電洞。透過 p 型半導體及 n 型半導體分別吸引電洞與電子， 把正電和負電分開，在 p/n 接面兩端因而產生電位差。在導電層接上電路，使電 . 6 .
(16) . . 第二章 文獻探討 . 子得以通過，並與在 p/n 接面另一端的電洞再次結合，電路中便產生電流，再經 由導線傳輸至負載。 . 從光產生電的過程當中可知薄膜太陽能電池的能量轉換效率與材料的能隙 . 大小、光吸收係數及載子傳輸特性有關，因此廠商就提升轉換效率的研發方向， 往往也從材料選用、鍍膜方面著手，如圖 1 所示。 . 立立. 政 治 大. •‧. •‧ 國. ㈻㊫學 er. io. sit. y. Nat. 圖 1、薄膜太陽能電池發電原理 . 資料來源：資策會 MIC3（2009） . n. al. . Ch. 貳、太陽能電池種類與型態 . engchi. i Un. v. 一、太陽能電池種類 太陽能電池依其使用的材料種類可分為以矽為材料與非矽材料兩大類，而矽 晶材料電池依據其晶格排列方式又可分為單晶矽、多晶矽、非晶矽三種。其中單 晶與多晶屬於矽晶圓式太陽能電池，而非晶矽則應用於薄膜太陽能電池。非矽材 料的部分則可分為化合物電池、有機、無機材料均可應用於薄膜太陽能電池，如 圖 2 所示。 3. 資策會 MIC(2009)，薄 膜 太 陽 能 電 池 技 術 、 製 程 與 產 品 特 性 分 析 。 . . 7 . .
(17) . . 政 治 大 . 圖 2、太陽能電池材料分類圖 . ㈻㊫學. •‧ 國. 立立. 第二章 文獻探討 . 資料來源：台灣工銀證券4（2008） . •‧. . sit. y. Nat. io. er. 目前展望較佳的太陽能薄膜電池則以矽薄膜電池、碲化鎘、銅銦硒/銅銦鎵硒. al. （CIS/CIGS） 、三五族化合物（例如砷化鎵）及染料敏化電池。其中矽薄膜太陽能. n. iv n C U Solar 的成功銷售下，2007 h e n g c h i First 電池為目前主流技術；而碲化鎘太陽能電池在美國 年曾以 206 MW 的出貨量成為出貨量最大的薄膜太陽能電池5；CIGS 太陽能電池 雖有低製造成本且轉換效率高的優點，但由於量產經驗不足，目前市佔率仍然不 到 5%6。另外，三五族的砷化鎵太陽能電池的轉換效率雖然能高達 40%或以上， 但由於製造成本昂貴，平均每瓦（W）價格可高出多晶矽太陽能電池百倍以上，. 4. 台灣工銀證券(2008)，快 速 成 長 的 薄 膜 太 陽 能 電 池 。 董瑞青(2013)，First Solar－ 碲 化 鎘 薄 膜 太 陽 能 電 池 產 業 的 王 者 (一 )，2013 年 10 月 6 日，取 自 www.libnet.sh.cn:82/gate/big5/www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=7915 6 梁智恆(2010)，CIGS 太 陽 能 量 產 關 鍵 因 素 分 析 ，2013 年 10 月 6 日，取自 http://www.digitimes.com.tw/tw/rpt/rpt_show.asp?cnlid=3&v=20101014-506&n=1 5. . 8 .
(18) . . 第二章 文獻探討 . 故目前以應用於航太領域為主，預期並不會成為商業生產的主流7；染料敏化電池 的轉換效率比結晶系太陽能電池差，故為了提高效率、耐久性與可靠性，目前產 學研仍繼續進行主要材料與技術的研究開發8，以朝商業化量產階段邁進。 二、薄膜太陽能電池種類 薄膜太陽能電池中有許多種技術，包括矽薄膜技術（包括非晶矽（Amorphous Silicon，a-Si） 、微晶矽（Microcrystalline Silicon，μc-Si）及多晶矽（Poly-silicon））、 化合物半導體技術（包括銅銦鎵硒（CIGS）及碲化鎘（CdTe））以及新興材料技. 政 治 大. 術（包括有機電池、奈米技術、球狀矽技術等），如圖 3 所示。 . 立立. •‧. •‧ 國. ㈻㊫學. n. er. io. sit. y. Nat al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 3、薄膜太陽能電池分類表 資料來源：資策會 MIC9（2009/01） 7. 綠能趨勢網(2013)，綠 能 知 識 ： GaAs Multijuction (多 接 面 砷 化 鎵 )，2013 年 10 月 6 日，取 自 pv.energytrend.com.tw/knowledge/20130522-6109.html 8 Global Information(2012)，預 測 染 料 敏 化 太 陽 能 電 池 零 件 ·• 材 料 市 場 今 後 會 迅 速 成 長 ，2013 年 10 月 6 日，取自 www.giichinese.com.tw/press/sne242916.shtml 9 同註 3。 . 9 .
(19) . . 第二章 文獻探討 . 本研究以矽薄膜、碲化鎘、銅銦鎵硒及染料敏化四類薄膜太陽能電池為研究 標的，以下分別針對這四類薄膜太陽能電池進行探討： （一）矽薄膜太陽能電池 . 非晶矽（Amorphous Silicon）薄膜太陽能電池已發展超過 30 年，最早商品化. 的矽薄膜太陽能電池使用在計算機、手錶等產品上，矽薄膜太陽能電池中矽的結 晶排列雜亂，相對結晶矽太陽能電池中的矽則排列較為規則。矽薄膜太陽能的製 程不同於矽晶太陽能電池需經過長晶、切晶、製成 Cell 與模組化等程序，矽薄膜 太陽能電池有六道製程，首先在玻璃基板上形成一層透明導電氧化物薄膜（TCO） ，. 政 治 大. 其次以雷射將此薄膜圖形化；第三步則是以電漿式化學氣相沈積法. 立立. （Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）在 TCO 上進行矽薄膜的. •‧ 國. ㈻㊫學. 連續鍍膜，接著再以雷射將矽薄膜圖形化，然後再以物理氣相沈積法（Physical . •‧. Vapor Deposition，PVD）在矽薄膜上進行金屬鍍薄，最後再以雷射把金屬薄膜圖. sit. y. Nat. 形化，完成之後，各個電池間就可藉著金屬與 TCO 薄膜相連接，在玻璃上形成模. n. al. er. io. 組且進行封裝後完成薄膜太陽能電池模組。 . i Un. v. 以往矽薄膜太陽能電池為單層非晶矽技術，由於非晶矽具有較佳的光吸收能. Ch. engchi. 力，因此僅需較薄的吸收層，但紅光及紅外光等能量較小光源則無法吸收而限了 其轉換效率，轉換效率約 6~7%，另外矽薄膜由於其結構的影響而有光劣化的問 題，在使用後的短時間內效率會衰退 15~35%。為提升轉換效率，目前太陽能廠 商多以結合微晶矽的堆疊式（a-Si/𝜇c-Si Tandem）技術製造10，轉換效率可達 8~10%， 近期甚至已有三層結構（Triple Structure）的產品，而基板材料也從玻璃增加了 可撓式金屬基板，如圖 4 所示。 10. 微晶矽：為非晶矽的改良材料，其結構介於非晶矽和晶體矽之間，主要是在非晶體結構中具有 微小的晶體粒子，因此同時具有非晶矽容易薄膜化、製程成本低廉的特性，以及晶體矽吸收光譜 廣，且不易出現光劣化效應的優點，轉換效率也較高。另外，微晶矽可鍍膜在一般窗戶玻璃上， 在透光的同時仍可發電，因此業界廣泛看好微晶矽是未來非晶矽材料薄膜太陽電池的發展主流 . 10 .
(20) . . 政 治 大 . 圖 4、矽薄膜太陽能電池結構 . ㈻㊫學. •‧ 國. 立立. 第二章 文獻探討 . 資料來源：SHARP、台灣工銀證券整理11（2008） . •‧. . sit. y. Nat. io. . er. （二）碲化鎘太陽能電池 . al. 碲化鎘（Cadmium Telluride，CdTe）薄膜太陽能電池結構與非晶矽太陽能電. n. iv n C hengchi U 池相似，只是以碲化鎘代替矽。碲化鎘太陽能電池的製程一開始與矽薄膜太陽能. 相似，先在玻璃基板上形成 TCO，再利用成本較低的技術如近距離昇華（Close Spaced Sublimation，CSS）或氣相傳輸沉積（Vapor Transport Deposition，VTD） 等方法形成 CdS 層與 CdTe 層12，並塗佈一層 CdCl2 達到活性化效果。CdTe 太陽能 電池的優勢在於生產成本低、性能穩定，轉換效率較矽薄膜太陽能電池高，其規 模化量產具有很高的性價比，但由於對鎘所帶來的重金屬污染有所疑慮，加上另 11. 同註 4。 氣相傳輸沉積（Vapor Transport Deposition，VTD）為 First Solar 公司的專利技術，其亦嚴格 禁止其他企業採用，故全球其他企業如德國 ANTEC Solar 與美國通用電氣（GE）等多採用技術公 開的近距離昇華（Close Spaced Sublimation，CSS） . 12. . 11 .
(21) . . 第二章 文獻探討 . 一關鍵原料碲的天然蘊藏量有限，隨著碲化鎘太陽能電池產業的快速發展，碲原 料的價格會不斷攀升，因此現時全球生產的廠商僅美國 First Solar 與德國 ANTEC Solar 等少數幾家，其中美國 First Solar 之產量約佔全球總產量的 95%以上，呈現 一家獨大的局面，而其目前模組轉換效率記錄是 16.1%13，較 CIGS 太陽能電池的 模組轉換效率稍高。另外，碲化鎘太陽能電池目前均使用硬式的玻璃基板，尚未 有可撓式產品上市。 （三）銅銦硒/銅銦鎵硒太陽能電池 . 政 治 大. 銅銦鎵硒（Copper Indium Gallium Diselenide，CIGS）薄膜太陽能電池在早期. 立立. 以銅、銦、硒三種元素組成為主，形成銅銦硒太陽能電池（Copper Indium Diselenide，. •‧ 國. ㈻㊫學. CIS） ，後續才加入鎵或硫而製成轉換效率較佳的銅銦鎵硒（CuInGaSe2，CIGS）太. •‧. 陽能電池，目前大面積模組的最高效率大約可達至 15.7%14，為台灣積體電路製造. sit. y. Nat. 股份有限公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）所擁有，但就實. n. al. er. io. 際市場面而言，這離量產品有高比例是這種等級的產品還有一大段距離要走。而. i Un. v. 銅銦鎵硒太陽能電池的最大問題在於銦的礦藏有限，加上硫化硒與鎘的毒性與這. Ch. engchi. 四種材料不易精密控制，使得 CIGS 太陽能電池暫未能取得更高市佔率。在結構 上，CIGS 太陽能電池結構與其他薄膜太陽能電池最大的不同處在於其玻璃基板是 在最底層，非在受光面，如圖 5 所示。 . 13. Mark Osborne (2013, April 9). NREL verifies First Solar’s 16.1% total area module efficiency record leap. PV-Tech, News, Thin Film, CdTe. Retrieved October 8, 2013, from www.pv-tech.org/news/nrel_verifies_first_solars_16.1_total_area_module_efficiency_record_leap 14 PR Newswire (2013, June 18). TSMC Solar Commercial-size Modules (1.09m2) Set CIGS 15.7% Efficiency Record. TSMC Solar Press Release. Retrieved October 8, 2013, from www.tsmc-solar.com/Assets/downloads/en-US/TSMC_Solar_Press_Release_EN_Jun_18_2013.pdf . 12 .
(22) . . 矽薄膜太陽能電池 . 政 治 大. 圖 5、薄膜太陽能電池結構比較 . ㈻㊫學. •‧ 國. 立立. 第二章 文獻探討 . 資料來源：工研院 IEK、台灣工銀證券整理15（2008） . •‧. . Nat. sit. y. （四）染料敏化太陽能電池 . n. al. er. io. 染料敏化電池（Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC）由於結構簡單，具有材料成. i Un. v. 本低與製程簡單的優點，而且還可以用印刷方式進行大面積的大量生產。由於所. Ch. engchi. 使用的是有機染料，因此 DSSC 另有「有機染料太陽能電池」的名稱。染料敏化 電池的結構由兩片玻璃基板、兩片 TCO 與電極，而與其他薄膜太陽能電池最大的 不同在於其中間使用液態的電解液、再加入光觸媒與染料，其中電極材料以鉑為 主，電解液則以碘離子（I3-/I-）為主，另外以奈米二氧化鈦（Titanium Dioxide， TiO2）作為光觸媒，利用染料吸收太陽光，達成太陽能發電。目前為了增加實用 性，染料敏化太陽電池已開始發展由可撓式基板取代玻璃基板，以膠態電解液甚 至是固態電解液取代液態電解液，可見在染料、電極、電解液等方面的研究均取 15. 同註 4。 . . 13 .
(23) . . 第二章 文獻探討 . 得突破，然而在高效率、穩定性以及耐久性方面依然有很大的發展空間，因此真 正走向產業化仍尚須時日。 . ㈻㊫學. •‧. •‧ 國. 立立. 政 治 大. 圖 6、染料敏化太陽能電池結構 . . sit. n. al. er. io. . y. Nat. 資料來源：工業材料雜誌第 257 期16（2008/05）、台灣工銀證券整理17（2008） . . Ch. engchi. i Un. v. 16. 崔孟晉(2008)，染料敏化太陽電池電解質材料近況發展，工 業 材 料 雜 誌 ， 第 257 卷 ，頁 184。 同註 4。 . 17. . 14 .
(24) . . 第二章 文獻探討 . 表 1、矽薄膜與化合物半導體薄膜太陽能電池之差異 . 矽薄膜 Amorphous . 銅銦鎵硒 CIGS . 碲化鎘 CdTe . 矽 . 銅、銦、鎵、硒化合物 . 碲、鎘化合物 . 0.2~0.5µm . < 1µm . 1µm . 主要材 料 光吸收 層厚度 . 化合物半導體 . 1. 非 直 接 能 隙 材 光吸收 能力 . 料，可吸收的光譜有. 範圍廣 . 圍廣 . 2.吸光頻率範圍為 . 2.吸光頻率範圍為. 2.吸光頻率範圍為 . 1.1~1.7 eV . 1.02~1.68 eV . 1.45 eV . 限 . 1.穩定較差，有光衰. 政 治 大. 立立 穩定性高，無光衰竭. 發電穩 竭現象 . 現象 . •‧ 國. 2.Tandem 技術可改. 象 . 善光衰竭現象 10~12% . 1.硒/銦為稀有金屬，難 1.碲為稀有金屬，難以應. n. 料，因用量少而供 a 應充足 . sit. 矽 烷 為 主 要 原. io. 性 . y. Nat. 材料特. 8.5~10.5% . •‧. 5~8% . 換效率 . 以應付全面性大量的市 付全面性大量的市場需 場需求 . 求 . er. 商用轉. 穩定性高，無光衰竭現. ㈻㊫學. 定性 . 1.直接能隙材料，吸光 1.直接能隙材料，吸光範. i v2.鎘、碲為有毒金屬，受 l C n 2.緩衝層硫化鎘具潛在 h e n g c h i U 限環保法規及消費心理 毒性 障礙 . 材料控 產業界用矽技術成 制性 . 熟 . 材料成 高品質 TCO 玻璃價 本 . 格高 . 常用的 成膜技 術 . 四元素難以精準控制 . 二元素較 CIGS 易控制 . 靶材成本會比基板高 . 材料成本約佔 50% . 1.化學氣相沉積法 （CVD） . 1.蒸鍍法（Evaporating） 濺鍍法（Sputtering） . 2.濺鍍法. 2.適用多種成膜技術 . （Sputtering） . 資料來源：資策會 MIC18（2009） . 18. 同註 3。 . . 15 .
(25) . . 第二章 文獻探討 . 由表 1 可以發現矽薄膜與化合物半導體薄膜太陽能電池各有優缺點，矽薄膜 類雖然轉換效率較低，但由於產業界對矽的使用技術較成熟，對關鍵材料的特性 亦較能掌握；反觀化合物半導體薄膜類，雖然其轉換效率較高，但是碲、銦、硒 等皆為稀有金屬，天然蘊藏量有限，並且對此等元素特性的掌握度也不高，因此 哪一類薄膜太陽能電池能夠在未來成為市場主流，目前尚未能下定論，但可以總 結薄膜太陽能電池的特色如下19： 1.相同遮蔽面積下功率損失較小（弱光情況下的發電性佳） 2.照度相同下損失的功率較晶圓太陽能電池少 3.有較佳的功率溫度係數 4.較佳的光傳輸 . 政 治 大. 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 5.較高的累積發電量 . •‧. 6.只需少量或完全不需要矽原料 . sit. y. Nat. 7.沒有內部電路短路問題（連線已經在串聯電池製造時內建） . al. n. 9.材料供應無慮 . er. io. 8.厚度較晶圓太陽能電池薄 . Ch. engchi. i Un. v. 10.可與建築材料整合性運用（Building Integrated Photovoltaics，BIPV）20 19. 江志宏(2009)，薄 膜 太 陽 能 電 池 ，2013 年 10 月 10 日，取自 http://www.kson.com.tw/chinese/study_23-8.htm 20 建築整合太陽能（Building Integrated Photovoltaics，BIPV）為一種使用太陽能光電材料取代傳 統建築材料的方式，而不必用外加方式加裝太陽能板。一般而言，天窗和外牆為最大的接光面， 使得建築物本身成為一個巨大的能量來源，即為一棟綠建築，其可以部分或完全供應建築用電， 現有建築亦可用改裝方式成為 BIPV 建築。BIPV 的優點在於太陽能板價格可以攤進被它取代的原 始建築材料，安裝成本也可以算進建築工事中，從而降低使用太陽能的成本，而且在設計階段便 納入太陽能的考量，使得接光率提高並且兼具美觀因素 . 16 .
(26) . . 第二章 文獻探討 . 參、薄膜太陽能電池市場現況 . 根據德國弗朗霍夫太陽能系統研究院（Fraunhofer Institute For Solar Energy . Systems，ISE）於 2013 年所發表之「Photovoltaics Report」數據所顯示21，於 2012 年，矽晶太陽能電池約佔全球總產量的 86%，薄膜太陽能電池則約為 14%，其中 非晶矽、碲化鎘與銅銦鎵硒太陽能電池所佔之比重分別是 4.5%、6.0%與 3.5%， 如圖 7 與圖 8 所示。另外，2012 年全球太陽能電池產量則達到 37.4 GW22。 . 立立. 政 治 大. •‧. •‧ 國. ㈻㊫學. n. er. io. sit. y. Nat al. Ch. engchi U. v ni. 圖 7、1980-2012 年全球各類太陽能電池產量所佔比重 資料來源：Fraunhofer Institute For Solar Energy Systems ISE23（2013） . 21. Fraunhofer Institute For Solar Energy Systems ISE (2013, September 3). Photovoltaics Report. Retrieved October 11, 2013, from www.ise.fraunhofer.de/en/downloads-englisch/pdf-files-englisch/photovoltaics-report-slides-04-2013.pd f 22 董瑞青(2013)，碲 化 鎘 薄 膜 太 陽 能 電 池 產 業 發 展 現 狀 (二 )，2013 年 10 月 15 日，取自 www.libnet.sh.cn:82/gate/big5/www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=7912 23 同註 21。 . 17 . .
(27) . . 第二章 文獻探討 . 圖 8、2000-2012 年各類薄膜電池佔全球太陽能電池總產量之比重 . 政 治 大. 資料來源：Fraunhofer Institute For Solar Energy Systems ISE24（2013） . 立立. . •‧ 國. ㈻㊫學. 薄膜太陽能電池分別具有材料成本較低、能源回收期短、質輕、可撓性、製. •‧. 程較簡單與耗能較少等優點，但同時存在光電轉換效率較矽晶太陽能電池低、初. sit. y. Nat. 期設備投資成本過高（為矽晶電池模組的 5~10 倍）等缺點，可見薄膜太陽能電. n. al. er. io. 池與矽晶太陽能電池在優劣勢比較上各有長短，應用領域上亦各有所長。 然而，. i Un. v. 本研究對象之一的 Sharp，其董事長片山幹雄曾表示： 「2013 年之前將是薄膜矽和. Ch. engchi. 結晶矽齊頭並進，2013 年以後薄膜矽將成主流。薄膜矽成主流的原因是結晶矽材 料的製造和獲取都非常困難，因此結晶矽的成本無法降低。」25，其位於英國威 爾斯的太陽能電池廠（為歐洲最大太陽能電池廠，主要生產薄膜太陽能電池面板， 年產能約 400 MW） ，於過去一年內持續提高產能利用率，以應付日本與歐洲的強 勁需求26，足見薄膜太陽能電池甚具發展潛力與市場競爭力。 24. 同註 21。 日經技術在線(2007)，夏 普：2013 年 以 後 薄 膜 太 陽 能 電 池 成 為 主 流，2013 年 10 月 11 日，取 自 http://big5.nikkeibp.com.cn/news/elec/4552-200708060122.html?isRedirected=1 26 鉅亨網新聞中心(2013)，日 歐 需 求 夯 ！ 夏 普 英 國 太 陽 能 電 池 廠 產 能 幾 近 全 開 ，2013 年 10 月 30 日，取自 http://news.cnyes.com/Content/20130904/KHA7E1HZ2MYOM.shtml 25. . 18 .
(28) . . 第二章 文獻探討 . 第二節 專利組合 壹、專利 專利（Patent）為政府機關核發給發明人的一種智慧財產權利,用以排除他人 製造 （Make）、使用（Use）、販賣之邀約（Offer for Sale）、銷售（Sell）或輸入 （Import）其發明。而專利一詞則源自於拉丁文 Litterae Patents，含有公開之意， 原指蓋有國璽印鑑不必拆封即可打開閱讀之一種文件。根據中華民國專利法第一 章總則篇第一條即指出： 「為鼓勵、保護、利用發明、新型及設計之創作，以促進 產業發展，特制定本法。」 ，讓發明人可以公開其發明與技術，提供予社會大眾使. 政 治 大 用，促進技術創新與產業發展，而發明人在一定保護年限內則擁有排他性之製造、 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 利用與販賣該項發明之權力。因此，除了營業秘密外，企業亦可透過申請專利來 取得對於所研發技術的保障，從而發揮經濟效益，建立企業的競爭優勢。 . •‧. 根據世界智慧財產組織（World Intellectual Property Organization，WIPO）一. y. Nat. io. sit. 項統計資料顯示，90%~95%的世界研發成果包含在專利資訊中，而另 5%~10%. n. al. er. 的世界研發成果才存在於專利資訊以外的其他文獻中，因此若能善加運用專利資. Ch. i Un. v. 訊將可縮短近 60%的研發時程，以及減少 40%近研發經費27，如此可知專利資訊. engchi. 在企業技術研發與市場競爭的重要性。 . 貳、專利檢索 專利資訊屬於公開資訊，具有容易取得的特性，並且又可顯示法律所賦予之 專利權利範圍，因此若想要得知各領域相關技術的發展狀況，專利檢索可說是最. 27. 經濟部智慧財產局(2008)，查 詢 專 利 資 料 不 用 再 收 錢 了 ， 智 慧 局 「 中 華 民 國 專 利 資 訊 檢 索 系 統 」 97/7/1 免 費 提 供 服 務 ，2013 年 10 月 13 日，取自 http://taiwanpatent-ip.blogspot.tw/2008/07/9771.html . 19 .
(29) . . 第二章 文獻探討 . 具效益之途徑28。 專利檢索的需求起初是在各國的專利主管機關在審查新申請的專利時，必需 根據專利的三個要件，新穎性、進步性、非顯而易見性，檢視新專利跟舊有的專 利、公開的技術文獻、論文、期刊所揭露的技術是否有所創新突破，專利審查員 根據本身特殊領域的專業背景檢索發明基本要素在申請日之前的所有相關文獻， 包括專利文獻與非專利文獻作為對照新穎性的先前技藝（Prior art）為基礎，過 去是以手動檢索利用定期出版的專利公報按照分類號、日期、或是專利權人、發 明人名作為搜尋的條件，而去進行紙件複本的翻閱，利用人工的手動檢索的方式. 政 治 大. 會存在，主要受限於整體專利文獻電子化、網絡化的基礎環境過於落後，而且手. 立立. 動檢索的方式時間的過度消耗以及資料過多可能遺漏，這樣的檢索方式以從主流. •‧ 國. ㈻㊫學. 走向歷史；隨著科技的進步，計算機運算速度提升、網路頻寬基礎環境成熟、搜. •‧. 尋引擎與擷取功能的平台與系統陸續的推出、專利文獻儲存的方式電子化、網絡. sit. y. Nat. 化、國際化，資訊科技的成熟帶動了利用搜尋引擎與資料庫檢索的語法來檢索並. al. n. . er. io. 擷取遠端的專利文獻資料做統計分析的趨勢29。 . . Ch. engchi. i Un. v. 28. 陳達仁、黃慕萱(2002)，專 利 資 訊 與 專 利 檢 索 ，台北市：文華圖書館管理資訊股份有限公司， 頁 161。 29 林家聖(2007)，專 利 檢 索 系 統 與 分 析 方 法 之 探 討 與 革 新 ，國立政治大學智慧財產研究所碩士 論文，頁 63。 . 20 .
(30) . . 第二章 文獻探討 . 表 2、常用專利資料庫一覽表 專利資料庫 . 特色說明 . 世界智慧財產權組. 1.提供 1978 年以來國際專利合作條約（Patent Cooperation . 織 . Treaty，PCT30）公佈之專利申請原始資料（含專利題錄信. （World Intellectual . 息、摘要及掃瞄圖像等） . Property . 2.多國語言的檢索介面 . Organization，WIPO） 3.數據更新快，專利申請公佈 14 天後便能免費查到全文 4.使用者可輕易連接到其他國家專利與智慧財產權機構的 網頁 美國專利商標局 . 1.提供 1790 年以後的已核准專利文獻（Issued Patents）與. （United States . 2001 年以後的早期公開專利文獻（Published Applications）. Patent and . 之檢索 . Trademark Office，. 2.可免費瀏覽、下載與列印 USPTO 所提供的專利說明書全. USPTO） . 政 治 大 文資料與全文影像 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 3.雙向超連結的方式，可便捷地連結到某件專利所引用 （Citing）的專利與引用此專利的其他相關專利（Cited） . 歐洲專利局 . 1.可檢索歐洲專利局及歐洲組織成員國的核准專利文獻，包. •‧. Office，EPO） . 專利局成員國的專利；另外亦提供 WIPO 與全世界超過 80. sit. 個國家/地區逾 6000 萬件的專利文獻 . y. 括歐洲專利（European Patent）、英國、德國、法國等歐洲. Nat. （European Patent . er. io. 2.免費瀏覽多個國家專利說明書的全文影像檔 . al. n. iv n C 但需要在原公開日期後半年才能提供檢索 hengchi U. 3.提供日本專利英文摘要（Patent Abstracts of Japan，PAJ）， 日本特許廳 . 1.提供英文與日文兩種檢索語言 . （Japan Patent . 2.免費提供日本專利說明書與英文摘要的全文影像 . Office，JPO） . 3.提供情報檢索（即專利審核經過及目前法律狀態） . 中國國家知識產權. 1.提供 1985 年以來公佈的所有中國專利信息 . 局 . 2.可檢索專利申請、專利審查、專利保護、專利代理與法律. （State Intellectual . 狀態等資料 . Property Office of the 3.免費瀏覽和下載中國專利說明書的全文影像 P.R.C.，SIPO） . . 30. PCT 由 WIPO 主導，於 1978 年 6 月生效，專利申請人可以通過 PCT 途徑遞交國際專利申請， 向多個國家申請專利，即申請人只要使用一種語言向國際申請受理局提交一份國際申請，就可以 獲得在多個 PCT 成員國的專利保護，如此可以簡化向國外申請專利的手續。 . 21 .
(31) . . 第二章 文獻探討 . 中華民國專利資訊. 1.整合 2008 年 7 月 1 日以前存在的「中華民國專利資訊網」 、. 網 . 「中華民國專利公報檢索系統」以及「中華民國專利英文. （Taiwan Patent . 摘要檢索系統」之內容與功能 . Search，TWPAT） . 2.提供 1950 年以後的中華民國核准公告專利與 2003 年以後 的早期公開專利檢索 3.可查詢專利權異動與申請案件狀態等資訊 4.可免費下載專利公報及專利說明書 . Google Patent Search 1.可檢索 USPTO 和 EPO 專利資料庫中所有正在申請或已經 核准的專利 2.立即連結到某專利所引用及被引用之美國與歐洲專利，以 及免費瀏覽和下載該專利之專利說明書圖表檔與專利全文 PDF 影像檔等 . 政 治 大 2. 提立立 供 多 國 的 專 利 查 詢 ， 如 美 國 公 開 專 利 （ US . Delphion31 . 1.為付費之專利資料庫，只提供英語檢索介面 . . •‧ 國. ㈻㊫學. Patents-Applications） 、美國核准專利（US Patents-Granted） 、 歐洲公開專利（European Patents-Applications）、歐洲核准 專利（European Patents-Granted）、世界智慧財產組織 PCT. •‧. 出版物（WIPO PCT Publications）、PAJ 等內容 . y. 者掌握特定領域之研發概況 . （連穎科技股份有. 2.整合多個資料庫：USPTO、Delphion、TWPAT、全球專. 利檢索分析軟體） . al. iv n C 利資料庫（WEBPAT） PCT、JPO、SIPO 與 h e n g c、EPO、WIPO hi U. n. 限公司所研發之專. 1.為付費之專利分析軟體，並提供中文與英語兩種檢索介面 . er. Patent Guider 2008 . io. sit. Nat. 3.提供以視覺化圖形為呈現方式的專利分析功能，幫助使用. 韓 國 專 利 資 料 庫 （ Korea Intellectual Property Rights Information Service，KIPRIS） 3.能統計和分析專利中各個項目（發明人、專利件數、公司 別、國家別與引證率），並以圖表展示歷年趨勢 4.提供專利管理功能，如專案的管理與專案中專利的管理， 可進行新增/移除專利、專利資料修改/合併等動作 . 資料來源：陳達仁、黃慕萱（2009）32，本研究整理 31. Delphion 源自 1997 年 IBM 所開發之智慧財產網站（Intellectual Property Network），另外 IBM 於 2000 年將 Delphion 獨立出來，後於 2002 年被 Thomson Reuters 併購後繼續提供有關智慧財產 管理的軟體與服務。 32 陳達仁、黃慕萱(2009)，專 利 資 訊 檢 索、分 析 與 策 略，台北市：華泰文化事業股份有限公司， 頁 206-264。 . 22 .
(32) . . . 第二章 文獻探討 . 表 2 所列出的專利資料庫中，使用程度上以美國 USPTO 最為普遍，其可能. 原因之一是 USPTO 將各項目清晰地分門別類，使用者能夠很容易地檢索出其所 需要的專利文獻，從而對各種專利資訊進行整理、歸納與分析等動作；另一可能 原因為美國目前是主要的國際市場之一，亦是專利訴訟重要的戰場，因此不少使 用者傾向使用 USPTO 進行專行檢索。然而，值得留意的是，有些專利工程師在 進行專利檢索時，除了自己本國的專利資料庫之外，就只有用 USPTO，但是如此 得到的結論可能有失完整性，難以發現某外國申請人在其母國申請的第一案或是 透過 PCT 申請而在 WIPO 公告的前案，這便是為何進行專利檢索時，要擴充專利 查詢的資料範圍的重要原因33。 . 立立. 政 治 大. 而在民間研發的付費檢索軟體方面，其可以同時檢索不同的專利資料庫，並. •‧ 國. ㈻㊫學. 自行產生分析結果和各種統計資料圖表，使用上亦相當方便。本研究即以連穎科. y sit. n. al. er. io. 參、專利分析 . Nat. . •‧. 技股份有限公司所研發之專利軟體 Patent Guider 2008 作為專利檢索工具。 . i Un. v. 專利分析為針對專利說明書與專利公報中龐大且零碎的專利資料（Data） ，利. Ch. engchi. 用統計、歸納與比較等方法，透過專利檢索將符合主題的專利資料擷取出來，並 進行整合與分類，接著將這些繁雜的資訊（Information）如專利地圖等圖表化專 利資訊，納入其他產業、市場與技術資訊並加以分析，轉化為具有掌握技術動態、 了解技術競爭力或具預測功能的技術或競爭情報（Intelligence） ，如圖 9 所示，從 而協助企業決策者有效地管理企業內部技術資源、監控外部技術環境變遷，甚至 是利用專利的公開資訊來擬定技術研發方向或專利佈局策略。 33. 新聚能科技顧問(2011)，為 何 要 檢 索 USPTO 以 外 的 專 利 ，2013 年 10 月 21 日，取自 synergytek.com.tw/blog/2011/10/26/pto_cited_analysis/ . 23 .
(33) . . 第二章 文獻探討 . 圖 9、專利資料、專利資訊與專利情報三者之關係 資料來源：許旭昇34（2004） . 美國專利分析學者 Mogee（1991）認為專利分析結果應具有以下四項應用價. 值的探討35： 1.競爭對手分析（Rival Analysis） . 政 治 大 專利文獻中有專利分類號，根據不同的專利資料庫有其分類的方式，相同種 立立. •‧ 國. ㈻㊫學. 類的發明會被歸類在同一群組之下，利用專利分類號的搜尋可以快速地掌握相同 種類發明的專利申請情況，利用此專利資訊可以掌握競爭對手的專利申請情形。 . •‧. 2.技術追蹤及預測（Technology Tracking Forecasting） . y. Nat. n. al. Ch. er. io. 成熟至可商品化的階段，甚至進入市場。 . sit. 針對特定技術的專利，可以預測該技術的發展趨勢，亦可了解該技術是否已. i Un. v. 3.掌握重要之技術發展（Identifying Important Developments） . engchi. 可以從引用關係分析哪一個專利最為重要，並且是最關鍵的核心技術，在未 來會成為往後相關發明專利的引用對象。 4.國際專利策略分析（International Strategic Analysis） 進行專利分析前，必須在合適的專利資料庫去針對想要研究的技術領域做專 利檢索。有效的專利檢索，由其所獲得的專利資訊不但可以幫助研發人員追蹤新. 34. 許旭昇(2004)，專 利 組 合 分 析 方 法 之 建 構 — 以 磁 阻 性 隨 機 存 取 記 憶 體 為 例 ，真理大學管理 科學研究所碩士論文，頁 9。 35 Mogee, M. E.(1991). Using Patent Data for Technology Analysis and Planning. Research Technology Management, 34(4), 43-49. . 24 .
(34) . . 第二章 文獻探討 . 的技術發展方向與研發方向，亦可作為企業決策者擬定市場競爭策略之參考。 . Ernst（1997）指出透過分析專利資訊，可以幫助企業了解競爭對手的技術研. 發動態，從而讓決策者更有效地管理技術或產品發展的資源規劃，掌握市場契機， 並且能有系統地分析自身與競爭者在市場上的競爭地位36。同時，Ernst（2003） 亦指出透過專利分析所取得之情報，除了能監測目前競爭市場的狀況外，還能用 於評估公司在競爭市場的技術組合、公司在某一特定領域的技術能力、辨別公司 在競爭環境的策略、確認與評估外在知識的來源、評估某一產業領域之專利核准 情形、評估重要的市場合作伙伴，以及某一特定領域的人力資源管理37。 . 政 治 大. 賴奎魁（1999）認為將專利資訊透過專業知識的目標化分析，可進一步獲得. 立立. 專利情報，專利分析的內容包含技術性的競爭分析、技術性的趨勢分析、研發或. •‧ 國. ㈻㊫學. 發展成果規劃、以及重要的專利識別及專利範圍分析38。 . •‧. 另一方面，專利分析除了依屬性可區分為定量分析及定性分析外，亦可依特. y sit. n. al. er. io. 1. 生產力分析 . Nat. 性區分為下列幾種不同類型39： . i Un. v. 生產力分析是針對檢索而獲得之專利文獻的各欄位進行數量統計，例如專利. Ch. engchi. 件數、專利權人數、發明人數與專利分類號等，從而掌握分析對象的專利數量， 以作為專利生產力表現的衡量。 2. 趨勢分析 趨勢分析是指透過統計分析的方式，將不同對象或技術之各欄位依特定時間 36. Ernst, H.(1997). The Use of Patent for Technological Forecasting: The Diffusion of CNC-Technology in the Machine Tool Industry. Small Business Economics, 9, 361-381. 37 Ernst, H.(2003). Patent Information for Strategic Technology Management. World Patent Information, Vol. 25, No. 3, 233-242. 38 賴奎魁、張瑩珠、鄭伶如(1999)，建立專利策略群組模式之研究，1999 年 全 國 智 慧 財 產 權 研 討 會 ，國立交通大學企業法律中心，頁 853-867。 39 陳達仁、黃慕萱(2009)，專 利 資 訊 檢 索、分 析 與 策 略，台北市：華泰文化事業股份有限公司， 頁 270-275。 . 25 .
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