发明创造名称：一种太阳能电池及其制备方法
外观设计名称：
决定号：187596
决定日：2019-08-23
委内编号：1F255614
优先权日：
申请（专利）号：201310721823.9
申请日：2013-12-24
复审请求人：香港城市大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：树奇
合议组组长：韩冰
参审员：李发喜
国际分类号：H01L51/46，H01L51/44，H01L51/48
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在多个区别技术特征，如果部分区别技术特征已被其它对比文件公开且作用相同，部分区别技术特征是本领域技术人员基于其它对比文件通过有限试验得到的，其余区别技术特征属于本领域的公知常识，则该权利要求相对于上述对比文件和本领域公知常识的结合不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201310721823.9，名称为“一种太阳能电池及其制备方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为香港城市大学，申请日为2013年12月24日，公开日为2015年06月24日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年03月27日发出驳回决定，以权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为：2018年02月01日提交的权利要求第1-5项，申请日2013年12月24日提交的说明书第1-10页、说明书附图第1-5页、说明书摘要及摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书的内容如下：
“1. 一种太阳能电池，包括第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换活性层，其中，所述光电转换活性层为包含零散硅纳米线和透明导电高分子的体相异质结；所述透明导电高分子为PEDOT:PSS或加入甘油的PEDOT:PSS。
2. 根据权利要求1的太阳能电池，其中，所述零散硅纳米线与所述透明导电高分子的质量比为3:1到6:1。
3. 一种制备权利要求1或2所述的太阳能电池的方法，其中，包括如下步骤：
制备所述第一电极的步骤；
在所述第一电极上形成所述光电转换活性层的步骤，以及
在所述光电转换活性层上形成所述第二电极的步骤；
其中，所述光电转换活性层为包含零散硅纳米线和透明导电高分子的体相异质结。
4. 根据权利要求3的方法，其中，还包括在所述第一电极和所述光电转换活性层之间设置缓冲层的步骤。
5. 根据权利要求3的方法，其中，制备所述光电转换活性层的步骤包括：
制备所述零散硅纳米线；
将所述透明导电高分子配制成溶液；
将所述零散硅纳米线与所述透明导电高分子的溶液混合，将得到的混合物移至所述第一电极的表面；
将所述第一电极在氩气的保护下进行干燥处理。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：TW201201393A1，公开日为2012年01月01日；
对比文件3：US2007/0290197A1，公开日为2007年12月20日。
驳回决定的驳回理由部分指出：权利要求1请求保护一种太阳能电池，其包含两个并列技术方案，方案1涉及“透明导电高分子为PEDOT:PSS”；方案2涉及“透明导电高分子为加入甘油的PEDOT:PSS”。方案1与对比文件1之间的区别技术特征为：（1）光电转换层包含零散硅纳米线。方案2与对比文件1之间的区别技术特征除了上述区别技术特征（1）之外，还包括：（2）透明导电高分子为加入甘油的PEDOT:PSS。上述区别技术特征（1）被对比文件3公开且所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同。上述区别技术特征（2）属于本领域的公知常识。因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
驳回决定的其他说明部分指出：权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年07月10日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求书的全文修改替换页（包括权利要求第1-4项）。所作的修改为：复审请求人将权利要求1的方案1删除，同时将从属权利要求2的附加技术特征并入权利要求1中，适应性修改权利要求的序号及引用关系，从而形成新的权利要求第1-4项。修改后的权利要求1的内容如下：
“1. 一种太阳能电池，包括第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换活性层，其中，所述光电转换活性层为包含零散硅纳米线和透明导电高分子的体相异质结；所述透明导电高分子为加入甘油的PEDOT:PSS，所述零散硅纳米线与所述透明导电高分子的质量比为3:1到6:1。”
复审请求人认为：（1）对比文件3解决其技术问题的关键并不在于纳米线的存在形式，因此，对比文件3不能给出选择零散状态的纳米线作为太阳能电池的光电转换活性层的组分以提高器件的光电转换效率的技术启示。（2）对比文件1和对比文件3均未公开纳米线与高分子的质量比。（3）本领域技术人员可以预期加入甘油的PEDOT:PSS相较于未加入甘油的PEDOT:PSS更能提高器件的转换性能，但并不能预期器件电流密度的数值有如此大的提高。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年07月17日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定，并提供了如下公知常识性证据：《薄膜太阳电池关键科学和技术》，戴松元著，第314-315页，上海科学技术出版社，2013年01月01日（下称公知常识证据1），其中记载了：采用甘油作为添加剂添加到PEDOT:PSS中，以提高ITO/PEDOT:PSS:添加剂/P3HT:PCBM/电极结构的短路电流和开路电压；《显示器件技术》，于军胜著，第204页，2010年07月01日（下称公知常识证据2），其中公开了PSS掺杂的PEDOT具有较高的分散性和导电性。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2018年11月28日向复审请求人发出复审通知书，指出：1）权利要求1-4相对于对比文件1、对比文件3和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2）关于复审请求意见，合议组认为：（1）对比文件3公开了硅纳米线与透明导电高分子之间形成异质结的两种方式，一种是将零散硅纳米线与透明导电高分子材料相混合形成异质接合，另外一种是将规则排列的硅纳米线浸渍在聚合物中形成异质接合。则在对比文件1已经公开了“规则排列的硅纳米线浸渍在聚合物中形成异质接合”的基础上，在对比文件3的技术启示下，为了寻求另外一种可替代的硅纳米线与透明导电高分子的异质接合形式，本领域技术人员容易想到使用零散硅纳米线与透明导电高分子材料相混合形成异质接合。（2）对比文件3还公开了（参见说明书第[0063]段）：通过调整硅纳米线7和聚合物8的质量比可以优化互穿网络的光吸收性能。则在此基础上，本领域技术人员有动机对两者的质量比进行调整，进而将两者的质量比调整为3:1到6:1以实现较高的光电转换效率，是可以通过有限的试验实现的。（3）在PEDOT:PSS中加入甘油，以提高PEDOT:PSS的电导率，进而提高太阳能电池的光电转换效率，属于本领域的公知常识（具体可参见公知常识证据1）。
复审请求人于2019年01月14日提交了意见陈述书，同时提交了权利要求书的全文修改替换页（包括权利要求第1-4项）。所作的修改为：在权利要求1中增加特征“在所述零散硅纳米线表面修饰有Pt纳米颗粒”、“所述零散硅纳米线的制备步骤包括：将硅片分别在丙酮、乙醇及水中超声；将所述硅片使用铬酸洗液浸泡后使用水清洗；将所述硅片在AgNO3的HF水溶液中进行刻蚀；将刻蚀完成后的硅片在王水中浸泡；以及将所述硅片用水清洗，晾干”。修改后的权利要求1的内容如下：
“1. 一种太阳能电池，包括第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换活性层，其中，所述光电转换活性层为包含零散硅纳米线和透明导电高分子的体相异质结，在所述零散硅纳米线表面修饰有Pt纳米颗粒；所述透明导电高分子为加入甘油的PEDOT:PSS，所述零散硅纳米线与所述透明导电高分子的质量比为3:1到6:1；所述零散硅纳米线的制备步骤包括：
将硅片分别在丙酮、乙醇及水中超声；
将所述硅片使用铬酸洗液浸泡后使用水清洗；
将所述硅片在AgNO3的HF水溶液中进行刻蚀；
将刻蚀完成后的硅片在王水中浸泡；以及
将所述硅片用水清洗，晾干。”
复审请求人认为：（1）对比文件3并未公开硅纳米线与聚合物的具体质量比，且即使具有相同的质量比，但若采用种类不同的聚合物，所体现的性能也不相同。在此基础上，本领域技术人员难以通过有限的试验得到本申请的质量比。（2）对比文件1和3均未公开将Pt纳米颗粒修饰硅纳米线用于太阳能电池。（3）对比文件3并未公开硅纳米线两种排列方式对于太阳能电池性能的影响，更未公开硅纳米线的制备方法对于太阳能电池性能的影响。
合议组于2019年05月10日向复审请求人再次发出复审通知书，该通知书中新引用了实质审查过程中使用过的对比文件2：“Platinum Nanoparticle Decorated Silicon Nanowires for Efficient Solar Energy Conversion”，Kui-Qing Peng等，《NANO LETTERS》，第9卷第11期，第3704-3709页，公开日为2009年10月06日。通知书指出：1）权利要求1-4相对于对比文件1、对比文件2、对比文件3以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2）关于复审请求人的意见陈述，合议组认为：（1）首先，对比文件3公开了（参见说明书第[0063]段）：通过调整硅纳米线7和聚合物8的质量比可以优化互穿网络的光吸收性能，其中所述聚合物8可以选取PEDOT及其体系的材料。则在此基础上，将两者的质量比调整为3:1到6:1以实现较高的光电转换效率，对于本领域技术人员来说，是可以通过有限的试验实现的。（2）将Pt纳米颗粒修饰硅纳米线用于太阳能电池以提高光电转换效率已被对比文件2公开，并且所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同。（3）对比文件3公开了硅纳米线与透明导电高分子之间形成异质结的两种方式，一种是将零散硅纳米线与透明导电高分子材料相混合形成异质接合，另外一种是将规则排列的硅纳米线浸渍在聚合物中形成异质接合。则在对比文件3的技术启示下，为了寻求另外一种可替代的硅纳米线与透明导电高分子的异质接合形式，本领域技术人员容易想到使用零散硅纳米线，其对太阳能电池性能的影响是本领域技术人员通过实验可以预期的。至于硅纳米线的制备方法，对比文件1中已公开通过金属辅助化学蚀刻方法形成硅纳米线，即将硅基板用硝酸银和亚氟酸刻蚀，将蚀刻获得的硅纳米线浸入浓硝酸中。至于其余刻蚀前的清洗以及刻蚀后的王水浸泡、清洗和晾干等工艺均是本领域常用的刻蚀工艺。
复审请求人于2019年06月24日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：（1）在对比文件1、3均未公开硅纳米线与PEODT的质量比数值的基础上，硅纳米线与PEDOT的质量比可以是任意的，其数值范围很宽，包含成千上万的具体比值，在此基础上，本领域技术人员不经过创造性劳动完全没有动机将其限定在3:1到6:1的范围内。（2）刻蚀方法获得的硅纳米线较其他方法获得的纳米线具有更好的效果，对此，对比文件1没有公开任何相关内容，而在对比文件3中，纳米线既可以是阵列形式的，也可以是零散形式的，对比文件3并未公开阵列形式的纳米线与零散纳米线在应用于光伏电池上的区别，更未公开纳米线的制备方式对光伏电池的影响。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019年01月14日提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查，所作的修改符合专利法实施细则第61条第1款及专利法第33条的规定。本复审请求审查决定依据的文本为：2019年01月14日提交的权利要求第1-4项，申请日2013年12月24日提交的说明书第1-10页、说明书附图第1-5页、说明书摘要及摘要附图。
关于专利法第22条第3款规定的创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在多个区别技术特征，如果部分区别技术特征已被其它对比文件公开且作用相同，部分区别技术特征是本领域技术人员基于其它对比文件通过有限试验得到的，其余区别技术特征属于本领域的公知常识，则该权利要求相对于上述对比文件和本领域公知常识的结合不具备创造性。
本复审请求审查决定引用的对比文件与第二次复审通知书中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：TW201201393A1，公开日为2012年01月01日；
对比文件2：“Platinum Nanoparticle Decorated Silicon Nanowires for Efficient Solar Energy Conversion”，Kui-Qing Peng等，《NANO LETTERS》，第9卷第11期，第3704-3709页，公开日为2009年10月06日；
对比文件3：US2007/0290197A1，公开日为2007年12月20日。
2-1、权利要求1请求保护一种太阳能电池。对比文件1公开了一种太阳能电池，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第[0012]-[0032]段、附图1-6）：所述太阳能电池包括透明电极24（相当于第一电极）、金属电极27（相当于第二电极）以及设置在所述透明电极24和金属电极27之间的异质接合结构，所述异质接合结构包含硅纳米线22和导电有机聚合物28（相当于包含硅纳米线和透明导电高分子的体相异质结的光电转换活性层），该硅纳米线22与该导电有机聚合物28呈现芯–鞘态样，其中所述导电有机聚合物28为PEDOT:PSS。制备该异质接合结构时，以金属辅助化学蚀刻方法形成的硅纳米线22在硅基板21上呈垂直排列，并且具有十分均匀分布的长度，将硅纳米线22的顶端部分浸没于湿的PEDOT:PSS薄膜，借由毛细现象，PEDOT:PSS被吸附于硅纳米线22的表面上。之后，进行一退火制程，使湿的PEDOT:PSS薄膜干燥，在硅纳米线22的表面上形成一紧密的PEDOT:PSS薄膜。其中，所述硅纳米线的制备方法为：将硅基板用硝酸银和氢氟酸刻蚀，将蚀刻获得的硅纳米线浸入浓硝酸中。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别技术特征为：（1）所述硅纳米线为零散硅纳米线，其与所述透明导电高分子的质量比为3:1到6:1；而对比文件1中是规则排列的硅纳米线。（2）所述透明导电高分子为加入甘油的PEDOT:PSS，而对比文件1中为PEDOT:PSS。（3）在所述硅纳米线表面修饰有Pt纳米颗粒；（4）在对硅片刻蚀之前先将硅片分别在丙酮、乙醇及水中超声，然后将所述硅片使用铬酸洗液浸泡后使用水清洗；刻蚀之后将硅片在王水中浸泡以及将所述硅片用水清洗和晾干。基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题是提供一种可替代的硅纳米线与透明导电高分子的异质接合形式，改善导电率以提高器件的光电转换效率，提高光电转换效率，以及提供硅片蚀刻工艺。
对于区别技术特征（1），对比文件3公开了一种光伏电池，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第[0018]，[0048]-[0065]段、附图1，4-6）：所述光伏电池包括光敏纳米复合材料3（相当于光电转换活性层）。制备所述光敏纳米复合材料时，可以通过将零散分布的硅纳米线7置于聚合物8的溶液中，形成混合溶液，将所得的混合溶液涂覆在ITO电极2上以形成光敏纳米复合材料3（参见说明书附图5）；也可以将生成的硅纳米线7保持在称为器件衬底的生长衬底5上，随后硅纳米线7被聚合物8浸渍，从而形成光敏纳米复合材料3（参见说明书附图6）。其中所述聚合物8可以选取PEDOT及其体系的材料（相当于透明导电高分子）。即对比文件3公开了硅纳米线与透明导电高分子之间形成异质结的两种方式，一种是将零散硅纳米线与透明导电高分子材料相混合形成异质接合，另外一种是将规则排列的硅纳米线浸渍在聚合物中形成异质接合。则在对比文件3的技术启示下，为了寻求另外一种可替代的硅纳米线与透明导电高分子的异质接合形式，本领域技术人员容易想到使用零散硅纳米线。此外，对比文件3中还公开了（参见说明书第[0063]段）：通过调整硅纳米线7和聚合物8的质量比可以优化互穿网络的光吸收性能。则在此基础上，将两者的质量比调整为3:1到6:1以实现较高的光电转换效率，对于本领域技术人员来说，是可以通过有限的试验实现的。
对于上述区别技术特征（2），在PEDOT:PSS中加入甘油，以改善PEDOT:PSS的电导率，进而提高太阳能电池的光电转换效率，属于本领域的公知常识，对于该公知常识的举证，具体可参见公知常识证据1，其中公开了：用添加剂来改善PEDOT:PSS的性能，使用的添加剂包括：多元醇（主要是山梨醇；甘油）和纳米材料等，光电转换效率随着甘油添加剂含量的增加而增大。
对于区别技术特征（3），对比文件2公开了一种硅纳米线太阳能电池，并具体公开了以下技术内容（参见摘要）：硅纳米线表面修饰有Pt纳米颗粒，可有效改善光转换效率。则在对比文件2的技术启示下，本领域技术人员容易想到对对比文件1中的硅纳米线表面修饰有Pt纳米颗粒。
对于上述区别技术特征（4），在硅片蚀刻前将硅片分别在丙酮、乙醇及水中超声，然后将硅片使用铬酸洗液浸泡后使用水清洗，将刻蚀完成后的硅片在王水中浸泡，以及最后将硅片用水清洗和晾干，是硅片蚀刻工艺中的常规选择。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件3以及本领域的公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案，对于本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-2、权利要求2请求保护一种制备权利要求1所述的太阳能电池的方法。对比文件1公开了一种制备太阳能电池的方法，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第[0012]-[0032]段、附图1-6）：所述方法包括以下步骤：制备透明电极24（相当于第一电极）；在所述透明电极24上形成异质接合结构，所述异质接合结构包含硅纳米线和导电有机聚合物（相当于包含硅纳米线和透明导电高分子的光电转换活性层），该硅纳米线与该导电有机聚合物呈现芯–鞘态样，其中所述导电有机聚合物为PEDOT:PSS；在所述异质接合结构上形成金属电极27（相当于第二电极）。
权利要求2与对比文件1的区别技术特征与其引用的权利要求1与对比文件1之间的区别技术特征相同，基于与权利要求1评述的相同理由，权利要求2相对于对比文件1、对比文件3及本领域公知常识的结合也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-3、权利要求3引用权利要求2。为了提高器件性能，在所述第一电极和光电转换活性层之间设置缓冲层，属于本领域的公知常识。因此，当其引用的权利要求不具有创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-4、权利要求4引用权利要求2。对比文件3中还公开了（参见说明书第[0018]，[0048]-[0065]段、附图1，4-6）：制备所述零散硅纳米线7（参见说明书附图5）；将所述聚合物8配置成溶液，所述聚合物8可以选取PEDOT及其体系的材料（相当于透明导电高分子）；将所述零散硅纳米线7和所述聚合物8的溶液混合，将得到的混合物涂覆ITO电极2的表面。即该权利要求的附加技术特征中的大部分特征已被对比文件3公开，至于特征“将所述第一电极在氩气的保护下进行干燥处理”，其属于涂覆步骤之后的常规工艺，属于本领域的常用技术手段。因此，当其引用的权利要求不具有创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人提出的意见陈述，合议组认为：（1）对比文件3中公开了（参见说明书第[0063]段）：通过调整硅纳米线7和聚合物8的质量比可以优化互穿网络的光吸收性能。即对比文件3中给出了调整硅纳米线与聚合物的质量比以获得较高的能量转换效率的技术启示，在此基础上，本领域技术人员有动机对硅纳米线和聚合物的质量比进行调整，至于将其具体调整至3:1到6:1的范围内，则是本领域技术人员根据有限的试验可以实现的，并且上述数值的限定并未带来预料不到的技术效果。（2）参见对权利要求的评述可知，对比文件1中已公开通过金属辅助化学蚀刻方法形成硅纳米线，即通过刻蚀方法来获得硅纳米线的方案已被对比文件1公开。此外，对比文件3公开了硅纳米线与透明导电高分子之间形成异质结的两种方式，一种是将零散硅纳米线与透明导电高分子材料相混合形成异质接合，另外一种是将规则排列的硅纳米线浸渍在聚合物中形成异质接合。则在对比文件3的技术启示下，为了寻求另外一种可替代的硅纳米线与透明导电高分子的异质接合形式，本领域技术人员容易想到使用零散硅纳米线，其对太阳能电池性能的影响是本领域技术人员通过试验可以预期的。综上所述，复审请求人的意见陈述不具有说服力，合议组不予以支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年03月27日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本复审请求审查决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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