美国务卿布林肯呼吁在可再生能源领域追赶中国：「我们落后了」，意味着什么

中国目前已成为全球太阳能光伏产品第一制造大国。然而，核心技术依赖进口，产品销售主要依靠出口。这种"两头在外"的产销模式，在一定程度上制约了我国太阳能光伏产业的进一步发展--- 在全球发展低碳、绿色经济的时代背景下，具有无污染、可持续、能源总量大等优点的太阳能光伏产业已逐渐登上世界能源舞台。尤其是近几年来，随着太阳能发电技术的日新月异，各种太阳能光伏产品犹如雨后春笋般冒出：从太阳能路灯到太阳能并网发电，从MP3播放器到太阳能汽车……太阳能光伏发电时代已经向我们走来。据相关预测，2030年，太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比将达到10％以上；到21世纪末，太阳能光伏发电所占比率将更高，预计会突破60％。这些数字足以描绘出太阳能光伏产业未来广阔的发展前景。面对时代机遇，世界各国纷纷制定光伏产业发展计划，我国的光伏产业也在国内外市场的推动下经历了爆发式的成长过程。2009年，我国光伏电池产量已占到全球总产量的40％，成为名副其实的光伏产品制造第一大国，并涌现出一些像尚德电力、赛维LDK等一批国际性的太阳能光伏产业巨头。同时，在知识产权方面，我国太阳能光伏产业也结出硕果：据统计，1990年至2009年，在太阳能光伏领域，我国共申请相关专利4400多件，仅次于日本，居全球第二位。然而，记者在深入采访中了解到，虽然我国专利申请总量较为可观，但光伏领域中的一些核心技术，大都集中在以佳能株式会社、精工爱普生株式会社、三洋电机株式会社为代表的国外企业手中。尤其是在多晶硅主流技术方面，我国仍与这些企业存在一定差距。核心技术依赖进口，产品销售都主要出口，这种“两头在外”的模式在一定程度上制约了我国光伏产业的进一步发展。对此，有专家建议，我国应在做好产业整体规划的同时，提高自主创新能力，充分发挥科研院校和企业的优势，围绕多晶硅提纯、晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等重大关键技术进行联合攻关，逐步突破技术壁垒，形成产业竞争优势，从而确保我国光伏产业的可持续发展。 现象　发展强劲，品牌崛起专家：中国已成全球太阳能光伏第一制造大国 “上世纪90年代后期，太阳能光伏发电应用受到各国的重视。先是美国、日本等国家纷纷制定本国太阳能光伏发展计划，之后德国、西班牙等国家也出台了一系列政策法规，在一定程度上刺激了太阳能光伏产品的需求，形成了广阔的市场空间。”中华新能源动力与储能委员会研究员李雷在接受中国知识产权报记者采访时说。在国内外市场需求的带动下，我国太阳能光伏产业开始迅速发展，尤其是近几年来，产业链日趋完善，规模产量日渐庞大。据业内人士介绍，2009年，我国光伏产量已达到4100兆瓦，稳居世界首位；其中，太阳能光伏电池的产量占到全球总产量的40％，远远超过日本、美国、欧洲等国家和地区。此外，多晶硅、硅片、太阳能电池组件的产能分别占全球总产能的25%、65%和61%。目前，我国已成为名副其实的全球太阳能光伏第一制造大国。据了解，太阳能光伏电池是光伏产业链中最重要的环节，目前世界上有90%以上的光伏电池是以单晶硅或多晶硅为原材料生产出来的。“白天具有太阳能电池功能的太阳能接受板收集太阳光，并把阳光辐射转化为电能储存起来，晚上或待需要时再释放电能供人们利用，这就是光伏发电的一个简单过程，其中太阳能电池起了至关重要的作用。”英利能源有限公司工作人员于洋告诉记者。在太阳能光伏产业的产能规模逐渐增长的同时，我国出台了一系列有利于光伏产业应用的政策，如《可再生能源法》和《可再生能源中长期规划》，从法律和战略层面对我国太阳能光伏产业的整体发展规划作出了明确的规定。在一系列利好政策的引导下，我国光伏产业的应用市场也开始迅速扩张。据统计，2009年，我国的装机容量已达到350兆瓦，2010年预计将超过500兆瓦。国内外市场需求的刺激，使我国越来越多的企业投身到光伏产业链中，并涌现出一批如尚德电力、赛维LDK、天威英利等在行业内知名度较高的太阳能光伏企业。据了解，目前在全球太阳能电池10强企业中，中国企业占据了4位。其中，仅尚德电力一家企业，2010年就为全球新增太阳能光伏产品1500兆瓦。

　 发展　知识力量倍受重视，专利申请全面开花专家：自主知识产权为企业不断开拓市场保驾护航 “光伏产业巨大的发展前景吸引了我国众多企业的加入，但是随着市场的成熟、行业门槛标准的提高，如果企业缺乏自主知识产权、技术不过关，将难以在光伏领域长久发展。”赛维LDK技术研究院主任蒋荣华在接受中国知识产权报记者采访时如是说。事实上，我国很多光伏企业已经意识到了这一点，他们在发展壮大的同时，不断加强研发力度，提高自主创新能力，一些企业已成功积累了一批拥有自主知识产权的技术。尚德电力是我国较早进入光伏产业的企业之一，目前主要从事晶体硅太阳能电池、组件以及光伏发电系统等产品的研发、制造与销售。据尚德电力公关事务部张建敏介绍，尚德电力一直坚持崇尚科技、持续创新的理念，每年将销售收入的3%用于新技术、新材料、新装备的技术研发。截至2010年10月，尚德电力已在国内外申请专利240多件，其中多数为发明专利，涉及领域包括晶体硅太阳电池、太阳电池组件、光伏发电系统等多个核心技术领域。赛维LDK也是目前全世界规模最大的太阳能硅片生产企业，通过多年的自主研发，已在光伏产业多个技术领域填补了国内外技术空白。“截至2010年11月，赛维LDK已在中国申请专利62件，其中发明专利有43件；同时，在美国、欧洲、日本等国家和地区也通过《专利合作条约》递交了PCT专利申请。”蒋荣华告诉记者，专利不仅帮助企业更好地开拓了国内外市场，同时也加强了企业的核心竞争力。据北京知识立方科技有限公司专利分析服务中心（下称知立方专利中心）主任赵栋介绍，通过德温特世界专利索引数据库（DWPI）检索太阳能光伏领域相关专利后发现，1990年至2009年，我国光伏产业领域的企业共申请相关专利4400多件，仅次于日本，居全球第二位。比美国、德国分别高出了1%和5%。 问题　关键技术依赖进口，产品市场90％在国外专家：“两头在外”，中国仍处全球光伏产业价值链中端 近年来，虽然我国太阳能光伏技术和光伏产业发展迅猛，并积累了一定数量的专利，但核心技术专利较少。据了解，太阳能光伏核心技术领域涉及把辐射能转换为电能，通过辐射进行电能控制的半导体器件，专门用于制造、处理半导体器件的方法或设备等方面。记者从知立方专利中心提供的一份专利分析报告中了解到，截至2010年11月，在我国申请的H01L03专利权人排名中，佳能株式会社以141件专利申请遥遥领先，明显多于其他申请人；其次是夏普株式会社121件、三洋电机株式会社108件、半导体能源研究所株式会社89件、中国科学院上海技术物理研究所84件。在排名前10位的专利权人中，还有3位来自中国的专利权人：中国科学院半导体研究所、常州天合光能有限公司和南开大学，他们在该领域的专利申请量分别是75件、66件和60件。“国外企业在我国光伏技术核心专利领域具有明显的优势。”赵栋向记者坦言，虽然近年来我国科研院校和企业已加大在该领域的研发力度，但与国外企业仍存在一定差距；而且我国在该领域的专利大户多为科研院校，产业化水平相对较低。此外，国内企业还没有掌握太阳能电池所需要的多晶硅技术，尤其是多晶硅提纯技术方面，我国还存在一定差距。“多晶硅主流技术掌握在以德国瓦克公司为代表的国外企业手中，目前国内多数企业的多晶硅技术都是从俄罗斯引进的。”李雷告诉记者，目前美国、日本等国家垄断了全球多晶硅料的供应，中国企业从国外购买硅料后，在国内加工成硅片、太阳能电池，最后组件封装后再出口。“原料、核心技术依赖进口，产品市场销售90％又在国外，这种‘两头在外’的模式使国内一些光伏企业承担了多晶硅生产中高污染、高耗能的后端生产环节，导致企业抗风险能力较弱、生产太阳能光伏电池的成本很高，这都直接影响了我国光伏产业的生命力。”尚德电力董事长兼CEO施正荣博士在接受中国知识产权报记者采访时表示，中国企业尚处于全球光伏产业价值链的中端，离光伏产业强国还有一段路要走。 建议　做好产业发展规划，提升自主创新能力专家：联合攻关突破技术壁垒，提高专利申请的质量 核心专利的缺失在一定程度上制约了我国光伏产业的发展，因此突破技术瓶颈已成为各方共识。据了解，在我国即将出台的“十二五”规划中，太阳能发电被明确列为新兴产业中重点发展的新能源领域。而在我国的“973”、“863”科技支撑计划中也围绕光伏电池材料、光伏电池、并网光伏电站等关键领域部署了一系列重大项目，并进行重点支持。李雷认为，国家相关部门应整合力量，发挥科研院校和企业的优势，就多晶硅提纯、晶体太阳能电池、薄膜太阳能电池等重大关键技术进行联合攻关，逐步突破技术壁垒，形成产业竞争优势，从而确保整个产业健康发展。“企业应充分利用专利信息，通过专利申请趋势来分析太阳能光伏领域的技术发展方向。我国相关政府部门和企业也应积极采取措施，调整技术创新的重点和方向，从而加强相关领域技术研发力度，提高专利申请的质量。”赵栋告诉记者。同时，针对目前国内大多数多晶硅企业从国外引进技术的情况，李雷表示，一方面企业在引进技术的同时要做好消化、吸收和本土化再创新，以防企业发展命脉被别人所掌握。另一方面，国家相关部门也应就一些关键技术和产品参数出台相关标准，逐步加强我国标准体系建设。此外，针对我国光伏产业链发展不太平衡的状况，如多数企业集中在产业链中间环节，上游硅料生产缺乏核心技术，李雷认为，光伏产业需要一个科学的、符合产业发展现状和规律的规划。因此，国家相关部门应结合业内行业组织，开展较为全面的行业调查，并出台发展规划和激励政策，引导产业可持续发展。据了解，早在上世纪90年代，美国、日本、德国等国家就从政策、法律法规和战略方面对太阳能光伏产业给予扶持。其中，德国就通过立法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展。随后，西班牙、意大利等国家也纷纷制定了本国光伏产业发展计划，并出台相关政策对光伏电池进行补贴。对此，李雷建议，我国相关部门应联合推进光伏发电规模化应用，积极推进光伏发电示范工程的建设，加大示范工程的补贴力度，从而不断扩大我国光伏发电应用市场，并形成持续稳定的市场需求。

太阳能电池行业主要上市公司：目前国内太阳能电池制造行业的上市公司主要有通威股份(600438.SH)、隆基股份(601012.SH)、中利集团(002309.SZ)、晶澳科技(002459.SZ)、协鑫集成(002506.SZ)、东方日升(300118.SZ)、中来股份(300393.SZ)、航天机电(600151.SH)、亿晶光电(600537.SH)、爱旭股份(600732.SH)、天合光能(688599.SH)、拓日新能(002218.SZ)、爱康科技(002610.SZ)、亚玛顿(002623.SZ)等。

本文核心数据：太阳能电池专利申请数量、太阳能电池专利区域分布、太阳能电池申请人排名、专利市场价值

全文统计口径说明：1)搜索关键词：太阳能电池及与之相近似或相关关键词2)搜索范围：标题、摘要和权利说明3)筛选条件：简单同族申请去重、法律状态为实质审查、授权、PCT国际公布、PCT进入指定国(指定期)，简单同族申请去重是按照受理局进行统计。4)统计截止日期：2022年1月21日。5)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

1、全球太阳能电池行业专利申请概况

(1)技术周期：仍处于成长期

2010-2020年，全球太阳能电池行业专利申请人数量及专利申请量均呈现波动增长态势。虽然2020年全球太阳能电池行业专利申请人数量及专利申请量有所下降，但是这两大指标数量仍较多。整体来看，全球太阳能电池技术仍处于成长期。

注：当前技术领域生命周期所处阶段通过专利申请量与专利申请人数量随时间的推移而变化来分析。

(2)专利申请量及专利授权量：2020年专利数量及授权量均有所下降

2010-2019年全球太阳能电池行业专利申请数量呈现波动增长态势，2020年全球太阳能电池行业专利申请数量有所下降，为4892项。

在专利授权方面，2010-2018年全球太阳能电池行业专利授权数量波动增长，2019年开始出现下降趋势，2020年全球太阳能电池行业专利授权数量为2554项，授权比重为52.21%。

2021年，全球太阳能电池行业专利申请数量和专利授权数量分别为2604项和910项，授权比重为34.95%。截止2022年1月21日，全球太阳能电池行业专利申请数量为42787项。

注：①专利授权率表明申请的有效率以及最终获得授权的提交申请成功率。

②统计说明：如果2012年专利申请在2014年获得授权，授予的专利将在2012年专利申请中显示。

(3)专利法律状态：“有效”数量占比较大

目前，全球太阳能电池大多数专利处于“有效”状态，“有效”太阳能电池专利总量为33308项，占全球太阳能电池专利总量的78%。审中的太阳能电池专利数量和PCT制定期内的太阳能电池专利数量分别为9164项和315项，占全球太阳能电池专利总量的21%和1%左右。

(4)专利市场价值：总价值高达数十亿美元，3万美元以下专利数量较多

目前，全球太阳能电池行业专利总价值为49.56亿美元。其中，3万美元以下的太阳能电池专利申请数量最多，为23664项其次是3万-30万美元的太阳能电池专利，合计专利申请量为12814项。3百万美元的太阳能电池专利申请数量最少，为1029项。

统计口径：按每组简单同族一个专利代表的去重规则进行统计，并选择同族中有专利价值的任意一件专利进行显示。

2、全球太阳能电池行业专利技术类型

(1)专利类型：发明专利占比高达71.57%

在专利类型方面，目前全球有30565项太阳能电池专利为发明专利，占全球太阳能电池专利申请数量最多，为71.57%。实用新型太阳能电池专利和外观设计型太阳能电池专利数量分别为9975和2168项，分别占全球太阳能电池专利申请数量的23.36%和5.08%。

(2)技术构成：第一大技术占比超过50%

从技术构成来看，目前“对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或设备其零部件(H01L51/42优先由形成在一共用衬底内或其上的多个固态组件，而不是辐射敏感元件与一个或多个电光源的结合所组成的器件入H01L27/00)〔2，6，8〕[2006.01]”的专利申请数量最多，为23763项，占前十大专利的54.81%。其次是“使用有机材料作有源部分或使用有机材料与其他材料的组合作有源部分的固态器件专门适用于制造或处理这些器件或其部件的工艺方法或设备(由在一个公共衬底中或其上形成的多个组件组成的器件入H01L27/28使用有机材料的热电器件入H01L35/00,H01L37/00使用有机材料的压电、电致伸缩或磁致伸缩元件入H01L41/00)〔6，8〕[2006.01]”，专利申请量为4059项，占前十大专利申请量的9.36%。

(3)技术焦点：十大热门

全球太阳能电池前十大热门技术词包括太阳能电池、粘合剂、主成分、缓冲层、阳极层、半导体、气相沉积、均匀分布、发电系统和真空式。进一步细分来看，太阳能电池技术热门词包括云太阳能电池板、聚合物、电介质、层状结构等。具体情况如下：

注：旭日图内层关键词是从最近5000条专利中提取。外层的关键词是内层关键词的进一步分解。

(4)被引用次数TOP专利

“METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING A MAXIMUM POWER POINT OF PHOTOVOLTAIC

CELLS”(专利号：US7256566B2)和HIGH EFFICIENCY, MONOLITHIC MULTIJUNCTION SOLAR CELLS

CONTAINING LATTICE-MISMATCHED MATERIALS AND METHODS OF FORMING

SAME(专利号：US6951819B2)是被引用次数最多的两大太阳能电池专利，两者被引用次数分别为302次和297次。其它被引用次数前十大专利如下所示：

3、全球太阳能电池行业专利竞争情况

(1)技术来源国分布：中国占比最高

目前，全球太阳能电池第一大技术来源国为中国，我国太阳能电池专利申请量占全球太阳能电池专利总申请量的42.31%其次是日本，日本太阳能电池专利申请量占全球太阳能电池专利总申请量的20.70%。韩国和美国分别排名第三和第四，占比也均超过10%。

统计说明：①按每件申请显示一个公开文本的去重规则进行统计，并选择公开日最新的文本计算。②按照专利优先权国家进行统计，若无优先权，则按照受理局国家计算。如果有多个优先权国家，则按照最早优先权国家计算。

(2)中国区域专利申请分布：江苏最多

中国方面，江苏为中国当前申请太阳能电池专利数量最多的省份，累计当前太阳能电池专利申请数量高达6661项。广东、浙江、北京和上海当前申请太阳能电池专利数量均超过1000项。中国当前申请省(市、自治区)太阳能电池专利数量排名前十的省份还有安徽、河北、四川、陕西和山东。

统计口径说明：按照专利申请人提交的地址统计。

(3)专利申请人竞争：LG电子株式会社夺得桂冠

全球太阳能电池行业专利申请数量TOP10申请人分别是LG电子株式会社、浙江爱旭太阳能科技有限公司、广东爱旭科技有限公司、松下知识产权经营株式会社、钟渊化学工业株式会社、苏州阿特斯阳光电力科技有限公司、夏普株式会社、阿特斯阳光电力集团股份有限公司、太阳电子公司和天合光能股份有限公司。

其中，LG电子株式会社太阳能电池专利申请数量最多，为932项。浙江爱旭太阳能科技有限公司排名第二，其太阳能电池专利申请数量也超过600项。

注：未剔除联合申请数量。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国太阳能电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

新能源发电就是利用现有的技术，通过上述的新型能源，实现发电的过程。

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。

此外，还有氢能等；而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等能源，称为常规能源。

能源按其来源可以分为下面四类：

第一类是来自太阳能。除了直接的太阳辐射能之外，煤、石油、天然气等石化燃料以及生物质能、水能、风能、海洋能等资源都是间接来自太阳能。

第二类是以热能形式储藏于地球内部的地热能，如地下热水、地下蒸汽、干热岩体等。

第三类是地球上的铀、钍等核裂变能源和氘、氚、锂等核聚变能源。

第四类是月球、太阳等星体对地球的引力，而以月球引力为主所产生的能量，如潮汐能。

创新投入趋势：投入演化呈现四个阶段，投向更加倾斜可再生能源

科技决定能源的未来，科技创造未来的能源。能源技术创新在全球能源革命中起决定性作用，是各国科技创新的重点关注方向，从近40年全球能源技术研究、开发与示范（RD&D）的投入演化历程上看，总体上可分为四个阶段：

一是长期缩减阶段。IEA成员国的政府RD&D投入在1980-2000年间的投入持续减少，2000年时总投入为111亿美元，仅为1980年的47%。

二是复苏阶段。进入21世纪后随着全球能源、环境问题的凸显，主要国家普遍增加了相关投入，IEA成员国的政府总投入预算在2001-2009年间迎来了快速增长，2009年时已大幅攀升至246亿美元。

三是经济危机阶段。在全球经济危机的背景下，能源研发投入在政府支出中的优先级有所降低，以美国、日本、巴西为代表的主要投入大国纷纷削减了相关开支，使得2010-2016年间全球预算总额呈下降趋势。

四是零碳目标阶段。2016年底《巴黎协定》正式实施，协议提出的在本世纪下半叶实现净零排放的长期目标使得发展低碳能源技术成为了世界各国的迫切需要，因此IEA成员国从2017年起普遍提高了能源技术的RD&D预算。

图1 1980-2020年IEA成员国能源研究、开发与示范（RD&D）政府预算总额（单位：百万美元），资料来源：IEA

全球能源技术的研发投入侧重也在发生着深刻变革，其中，更加关注清洁能源技术、清洁能源技术发展更加倾向可再生能源领域是两大突出趋势。

一方面，IEA成员国化石燃料技术的RD&D占比在上世纪90年代之前呈上升趋势，随后开始降低，2020年时仅占7%，较1990年下降了13%，反映出全球能源研发体系中清洁能源技术的优先级得到提升。

另一方面，清洁能源技术领域的研发趋势由极度聚焦核能向核能、可再生能源协调发展的方向进行转变，从数据上看，1974年时IEA国家核能RD&D占比高达75%，可再生能源RD&D的占比仅为3%，而到了2020年核能所占比重大幅减少至21%，可再生能源所占比重则提升至20%（含氢能）。

图2 1974-2020年IEA成员国能源研究、开发与示范（RD&D）政府投向的演化趋势（单位：%），资料来源：IEA

虽然能源技术的研发投入在近年来呈现出上升趋势，但能源创新在全球创新格局中的地位仍然不高，存在较大的提升空间。从世界主要国家的总体研发结构上看，能源技术研发投入占国家研发总投入的比重均较低，以2020年为例，美国为1.2%，中国为2.2%，法国为3.7%，德国为1.4%。风险投资的行业分布情况也同样印证了能源创新的受重视程度仍有待大幅提升，以中国与美国2020年的风险投资情况进行说明，可发现中美当年收到的能源行业风险投资分别为4.38亿美元、19.8亿美元，分别仅占两国当年收到风险投资总额的0.7%、1.6%，而同年IT行业的占比分别高达40%与41%。

图3 2020年主要国家能源技术RD&D情况，数据来源：IEA、NSF、国家统计局、法国国家经济研究和统计局、德国联邦统计局

图4 2020年中美收到的风险投资的行业分布（单位：百万美元），数据来源：NSF

创新产出趋势：可再生能源创新产出快速增长，光伏是其主要来源

能源技术创新投入的增长也使得新的能源科技成果不断涌现，正在并将持续改变世界能源格局。