1971～2010年全球太陽能專利技術競爭趨勢分析及預測

大連理工大學公共管理與法學學院暨WISE實驗室 ■ 欒春娟

《太陽能》雜志編輯部 ■ 李鵬

一 引言

太陽能作為重要的可再生能源之一，隨著世界能源供需的日趨緊張與環境對可持續發展不斷提出的新要求，逐漸受到全球多數國家政府和能源研究部門的高度重視，許多國家將其列為重要的戰略性新興產業之一予以重點扶持和發展。1954年美國貝爾實驗室研制出6%實用型單晶硅電池，1955年以色列Tabor成功研制選擇性太陽吸收涂層，這兩項重大的太陽能應用技術的突破，是太陽能利用進入現代發展時期的劃時代標志，也是人類能源技術又一次變革的技術基礎。自20世紀70年代以來，開發利用太陽能成為各國可持續發展戰略的重要內容，全球許多國家掀起了開發利用太陽能的熱潮。國內外學術界也對太陽能的開發利用給予了極大的關注。已有的研究成果主要集中在有關太陽能技術的研究進展分析[1～7]、太陽能技術路線圖研究[8]、太陽能技術發展的政策與對策分析等[9～11]。筆者尚未發現利用全球太陽能專利數據對全球太陽能技術發展趨勢進行分析和預測的相關研究成果。

本研究擬運用世界權威專利數據庫《德溫特創新索引》中的專利數據，借鑒世界知識產權組織關于太陽能專利技術的IPC分類檢索策略，運用統計與回歸分析方法、技術領域共現分析方法和高產專利權人共被引分析等方法，對全球太陽能技術的發展趨勢進行分析和預測，以期對我國太陽能專利技術的發展與突破起到借鑒和參考作用。

二 專利申請總量的指數增長趨勢

1944年，E·賴德發現美國主要大學圖書館的藏書量平均每16年翻一番。之后，D·普賴斯將這一發現推廣到科學知識的全部領域，提出一些科技指標每過若干年翻一番的發展規律，即科技指數增長規律。隨著科技指數增長規律的提出，國內外學者對許多科學領域的發展進行了該規律的驗證研究[12～15]。但這些相關的研究中，探討科學指數增長規律的研究成果較多，而探討技術增長指數規律的相對較少。趙紅洲與唐敬年按照《簡明世界科學技術史年表》與《科學技術史年表》等文獻資料中所列的技術成果數量，統計分析了高新技術發展的指數規律和古代與近代技術增長的指數規律[16]。

通過檢索，繪制的全球太陽能專利申請數量分布曲線如圖1所示。在1971～2010年期間，全球太陽能專利申請可劃分為四個階段。Ⅰ階段(1971～1981年)為萌芽期。該階段年度專利申請數量在9～534項，太陽能專利技術尚處于一個低速發展階段。Ⅱ階段(1982～2001年)為成長期。1982年全球太陽能專利申請首次突破1000項，為1169項；而后呈穩步的持續發展態勢。2000年專利申請數量達到4493項。Ⅲ階段(2002～2006年)為高速發展階段。2002年專利申請首次突破5000項，達到6551項；接下來4年的專利申請數量也都比較高；2006年達到7703項。Ⅳ階段(2007～2010年)為飛速發展階段。2007年專利申請首次突破10000項，為10222項。而后呈飛速發展階段，2010年達到21339項，突破了20000項。

對全球太陽能專利申請數量的分布進行指數趨勢回歸分析，結果顯示，擬合優度為0.847，較接近于指數增長的發展趨勢。

三 專利申請人總量的指數增長趨勢

1971～2010年間全球太陽能專利申請人數量變化趨勢如圖2所示。大致可分為三個階段。第一階段為1971～2001年。該階段專利申請人數量呈持續穩步、較低速度增長的發展態勢，到2000年和2001年時，專利申請人已超過了2000個。第二階段為2002～2006年。2002年專利申請人數量突增至5004個，首次突破5000個。之后4年間持續保持著較高數量的穩步發展。第三階段為2007～2010年。2007年專利申請人再一次突增至6673個，而后幾年持續高速增長；2009年和2010年專利申請人已突破10000個。

對全球太陽能專利申請人數量的分布進行指數趨勢回歸分析，結果顯示，擬合優度為0.925，非常接近于指數增長的發展趨勢。

四 DC技術領域數量、SA學科領域數量的對數增長

DC是由德溫特的專業人員為專利標引的代碼，該代碼級別層次統一，具有準確性和合理性。1971～2010年全球太陽能專利的德溫特代碼(DC)技術領域和SA學科領域的發展趨勢分布與回歸分析結果如圖3所示，DC技術領域數量和SA學科領域數量都呈對數增長趨勢。

在太陽能專利技術發展的初始階段，DC技術領域數量與SA學科領域數量增加速度都很快，但又迅速趨近于平緩。這說明進行太陽能專利技術研發的領域與相關學科逐漸趨于穩定。

五 2007～2010年全球太陽能專利申請人前30強

為使公司名稱標準化，德溫特為全球2萬多個公司分派了一個唯一的4個字母的代碼。如SHAF就包括了夏普公司及其全球的分支研發機構，即包括以下專利申請人具體名稱：

SHAF SHARP CORP

SHAF SHARP CORP KK

SHAF SHARP DO BRASIL IND EQUIP ELETRONICOS SA

SHAF SHARP ELECTRONICA ESPAN SA

SHAF SHARP ELECTRONICS CO LTD

SHAF SHARP ELECTRONICS CORP

SHAF SHARP KK

SHAF SHARP LAB AMERICA INC

SHAF SHARP LAB EURO LTD

SHAF SHARP MFG CO UK

SHAF SHARP MFG SYSTEM KK

SHAF SHARP MICROELECTRONICS TECHNOLOGY INC

SHAF SHARP NIIGATA CORP

SHAF SHARP NIIGATA DENSHI KOGYO KK

SHAF SHARP NIIGATA ELECTRONICS CORP

SHAF SHARP TAIWAN ELECTRIC CO

SHAF SHARP TAKAYA DENSHI KOGYO KK

SHAF SHARP TECHNO-SYSTEM KK

表1 2007～2010年全球太陽能專利申請人前30強

由于德溫特專利數據庫有限定，每次最高檢索10萬條數據，超出部分則不再顯示。而1971～2010年的全球太陽能專利數量已超10萬條。因此以2007～2010年為檢索時間跨度，選擇標準化后的公司名稱代碼，確認全球太陽能專利申請人前30強。

2007～2010年間，全球太陽能專利總數為65376項，其中產出高出100項的有30個專利申請人(表1)。從表1可以看出，前30強中，近2/3是日本專利申請公司。

六 1971～2010年全球太陽能技術領域影響力最強的專利申請公司

采用引文分析方法，認為專利被引次數高的公司，其影響力更強。對專利產出高于90項的專利申請公司進行被引頻次檢索，得到被引頻次高于1000次的34個專利申請者(表2)。從表2可以看出，影響力最強的專利申請人主要集中于一些日本公司。

七 2010年全球太陽能技術領域共性技術分析

共現分析是建立在相關文獻分析的基礎上，已有的共現分析研究成果主要是：基于相關文獻的共詞理論或共引理論對彼此在內容上有直接關聯的文獻進行聚類、比較和分析，從中識別和抽取有價值的信息[14]。共現分析被廣泛應用于科學前沿的探測。共現分析包括合著分析、共詞分析和共引分析等。共詞分析廣泛應用于學科前沿的探測研究；共引分析常用來研究學科知識結構和知識基礎；作者共現則用來研究科學、技術合作。雖也有學者將共詞分析方法用于技術分析，如設計新產品和技術，繪制韓國機器人技術領域圖譜等，但未見有關運用共現分析方法進行共性技術測度的研究成果方面的報道。在本研究中，筆者采用DC對太陽能專利技術進行共現分析。DII數據庫中的一條專利記錄，常包括多個DC技術領域，借助多個技術領域在同一專利文獻中的共現關系，運用大型文獻處理軟件Bibexcel，可對樣本數據的技術領域進行共現分析。

表2 1971～2010年全球影響力前3強的專利申請公司

結果顯示：2010年21339項專利共涉及239個不同的DC技術領域，出現的總頻次為65096次，平均每個專利文獻記錄包括3.05個DC代碼。選取頻次高于100次的51個技術領域，并分析得到這51個技術領域的共現矩陣(表3)。

表3 頻次最高的51個技術領域的DC共現矩陣

表3的矩陣反映了51個技術領域彼此之間是否存在共現關系，以及共現的頻次。技術領域之間的共現頻次越高，表明關系越密切；技術領域的共現伙伴越多，表明其越具有共性技術特征。如DC代碼為L03所代表的電鍍技術，與半導體技術(U11和U12)共現的次數都很高，表明電鍍技術與半導體技術密切相關。電鍍技術、半導體技術以及非礦物燃料發電系統技術(X15)，都擁有最多的共現伙伴，表明這些技術在太陽能產業技術領域發展過程中具有很強的共性技術特征。

表4 共現伙伴數量最多的前10項技術領域

運用Microsoft Excel軟件中的countif(range,criteria)函數，對表3矩陣中存在共現關系的單元格計數，并按照降序排列，得到每個DC技術領域的共現伙伴數量列表。這里的“共現伙伴數量”是指一個DC技術領域與多少個其他的DC技術領域存在共現關系。其中共現伙伴數量最多的前10項技術領域見表4。

本研究在進行技術領域共現分析時，只考慮了共現伙伴的數量，而沒有考慮特定共現伙伴共現頻次的高低。共現頻次高的技術領域意味著存在更密切的關系。因此在今后類似的研究中，是否應當將共現頻次的高低同時予以考慮，以及如何確定其權重，是一個值得進一步思考的問題。

同時，依據表3中的技術領域共現矩陣進行技術領域之間的確切相關系數分析，以此可明確各個技術領域之間的確切關系，這對于太陽能專利技術研發過程中的相關科技人力資源配置、相關學科領域的處理以及實驗室的設置等，都具有重要的指導意義。

八 結果與討論

本研究運用回歸分析、引文分析、共現分析等一些研究方法，對全球太陽能專利技術的發展趨勢、高產專利申請人和高影響力的專利申請人、太陽能技術領域的共性技術等進行了一些定量分析。分析結果顯示：

(1) 1971～2010年，全球太陽能專利申請總量呈接近于指數增長的發展趨勢。全球太陽能專利申請人總量呈指數增長的發展趨勢。

(2) 全球太陽能專利技術的DC技術領域數量和SA學科領域數量都呈對數發展趨勢。

(3) 1971～2010年，全球太陽能專利技術領域，最有影響力的前33個公司主要集中在日本；2007～2010年，全球太陽能專利申請前30強的公司，近有2/3集中在日本。

通過對2010年的21339項專利技術進行共現分析，結果顯示：電鍍技術、半導體材料等10項專利技術領域，與其他技術領域共現次數最多，可視為是全球太陽能專利技術領域的共性技術。技術領域的相關系數分析，可為相關的專利技術R&D研發以及科技人力資源配置等科技管理工作提供重要的決策參考。

本初步研究主要是一些定量分析，筆者今后將結合定性分析和相關領域的專家意見，做更深入的有關太陽能專利技術領域的研究。

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