发明创造名称：一种硅基薄膜太阳能电池及其制备方法
外观设计名称：
决定号：197179
决定日：2019-12-04
委内编号：1F266384
优先权日：
申请（专利）号：201510070352.9
申请日：2015-02-10
复审请求人：陕西师范大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：段文婷
合议组组长：赵致民
参审员：韩颖姝
国际分类号：H01L31/075,H01L31/054,H01L31/18,B82Y30/00,B82Y40/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项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区别技术特征，该区别技术特征中的部分被其它对比文件公开且给出了技术启示，其余部分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以及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201510070352.9，名称为“一种硅基薄膜太阳能电池及其制备方法”的发明专利申请（下称“本申请”）。本申请的申请人为陕西师范大学，申请日为2015年02月10日，公开日为2015年05月13日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年06月07日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1的修改不符合专利法第33条的规定。驳回决定所依据的文本为：申请人于申请日2015年02月10日提交的说明书附图第1-2页、说明书第1-15页、摘要附图、说明书摘要；于2018年03月12日提交的权利要求第1-3项。驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种硅基薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，将基底在等离子增强化学气相沉积设备中，分步进行薄膜太阳能电池的n层、i层和p层沉积；并在电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内一次性同步制备金属纳米颗粒；所述的金属纳米颗粒(1)的直径为10-100纳米，颗粒间平均间距为10-200纳米；最后沉积ITO电极得到硅基薄膜太阳能电池。
2. 根据权利要求1所述的一种硅基薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，制备气体包含下列一种或几种：锗烷，硅烷，甲烷，氢气，硼烷，磷烷。
3. 一种由权利要求1所述制备方法得到的硅基薄膜太阳能电池，其特征在于，包括在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布的一层金属纳米颗粒(1)；所述的金属纳米颗粒(1)的直径为10-100纳米，颗粒间平均间距为10-200纳米；
所述的硅基薄膜太阳能电池包括呈层叠的基底、n层、i层、p层和ITO电极；n层厚度为5-50nm，i层厚度为150-3000nm，p层厚度为5-50nm，ITO厚度为40-500nm；
所述的金属纳米颗粒(1)为锗和钯中的至少一种；所述的基底采用金属箔、玻璃和塑料中的至少一种。”
驳回决定的主要理由是：1、由于本申请说明书实施例第14-18记载的是：“将清洗好的玻璃基底送入等离子增强的化学气相沉积系统中分别进行n层、i层、锗纳米颗粒、p 层，ITO的沉积”，由此可知，其并没有电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，一次性同步制备金属纳米颗粒的含义，因此，权利要求1中修改的技术特征“并在电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内一次性同步制备金属纳米颗粒”不符合专利法第33条的规定。2、在驳回决定其它说明部分假设评述权利要求1-3不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定，具体为：假设权利要求1修改为：一种硅基薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，将基底在等离子增强化学气相沉积设备中，分别进行薄膜太阳能电池的n层、i层、金属纳米颗粒和p层沉积，且在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内制备金属纳米颗粒，金属纳米颗粒(1)的直径为10-100纳米，颗粒间平均间距为10-200纳米；最后沉积ITO电极得到硅基薄膜太阳能电池。权利要求1与对比文件1（CN102646745A，公开日为2012年08月22日）的区别技术特征为：金属纳米颗粒在等离子增强化学气相沉积设备中形成，且在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内制备金属纳米颗粒，电极为ITO且是最后形成，颗粒间平均间距为10-200纳米。该区别技术特征部分被对比文件2（CN103290392A，公开日为2013年09月11日）公开且给出了技术启示，其余属于本领域公知常识，因此，权利要求1不具备创造性。权利要求3与对比文件1的区别技术特征包括：①金属纳米颗粒分布在 p/i层或n/i层界面±10nm范围内；②颗粒间平均间距为10-200纳米；③电极为ITO电极，且n层厚度为5-50nm，i层厚度为150-3000nm，ITO厚度为40-500nm。上述区别技术特征是在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识容易得到的；“金属纳米颗粒还可以为钯、基底还可以采用金属箔和塑料”也属于本领域的公知常识，因此，权利要求3不具备创造性。权利要求2的附加技术特征部分被对比文件1公开，其余属于本领域公知常识，因此，权利要求2不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年09月25日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，将权利要求1中的“并在电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内一次性同步制备金属纳米颗粒”改为“并在电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布的一层金属纳米颗粒”，将权利要求1和3中的金属纳米颗粒的直径范围改为“2-20nm”，将颗粒间平均间距的单位由“纳米”改为“nm”。复审请求人认为：（1）本申请的纳米颗粒很可能为菱形、方形、扁平状、棒状等形状，对比文件1中是纳米线和纳微球，二者不相同；（2）对比文件1的颗粒为微米级别，作用为增大陷光，增强光的利用率，本申请为纳米级别，远小于对比文件1的微米尺寸，作用机理不同，2-20nm时，粒径小于（等于）激子波尔半径时产生明显的量子尺寸效应，使得电池效率提高，二者属于不同的技术路线对效率进行提高；（3）本申请中p层和n层只是提供电池的内建电场，i层为电池的吸光层，不同于对比文件1所说的n层为吸收层，本申请为电极（ITO）、N层、P层、I层（吸光层）四层，对比文件1中为电极区、窗口层、吸收区三层，本申请的纳米颗料是镶嵌或负载到本征层的表面结构中，不同于对比文件1中的点接触，测试结果表明金属纳米颗粒的加入降低了电池在长波段（>600nm）的反射率，提高了光吸收效率，从而使相应波段的量子效率提高明显；（4）本申请的创新点不在于单独的PECVD方法，而在于通过PECVD方法得到的结构和效果，对比文件2只是现有技术的公开，没有任何启示。
复审请求时新修改的权利要求1和3内容如下：
“1. 一种硅基薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，将基底在等离子增强化学气相沉积设备中，分步进行薄膜太阳能电池的n层、i层和p层沉积；并在电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布的一层金属纳米颗粒；所述的金属纳米颗粒(1)的直径为2-20nm，颗粒间平均间距为10-200nm；最后沉积ITO电极得到硅基薄膜太阳能电池。”
“3. 一种由权利要求1所述制备方法得到的硅基薄膜太阳能电池，其特征在于，包括在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布的一层金属纳米颗粒(1)；所述的金属纳米颗粒(1)的直径为2-20nm，颗粒间平均间距为10-200nm；
所述的硅基薄膜太阳能电池包括呈层叠的基底、n层、i层、p层和ITO电极；n层厚度为5-50nm，i层厚度为150-3000nm，p层厚度为5-50nm，ITO厚度为40-500nm；
所述的金属纳米颗粒(1)为锗和钯中的至少一种；所述的基底采用金属箔、玻璃和塑料中的至少一种。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年11月22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认为：本申请说明书中未记载界面形成的同时，形成一层纳米颗粒，因此，权利要求1的修改仍不符合专利法第33条的规定；本申请相对于对比文件1、对比文件2及公知常识的结合仍不具备创造性，因此坚持驳回决定。
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2019年07月25日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求书的修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定；权利要求1-3不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定；同时答复申请人：（1）首先，本申请的权利要求中并未对纳米颗粒的形状进行限制，显然其包含对比文件1公开的球形颗粒；其次，本申请原始申请文件并未记载形成的颗粒为菱形、方形、扁平状、棒状等其它形状，不能将其解释为权利要求的保护范围；（2）对比文件1中以纳微球命名，其粒径也可取在5nm、10nm、20nm、50nm等，与本申请所限定的2-20nm一样量级的尺寸，且本申请说明书第[0032]段的纳米颗粒直径最大值也达到了1000 nm，可见在本申请的发明构思下，粒径能在相当大的范围内进行选择，即对比文件1和本申请均为采用纳米级别的颗粒，并没有产生由于粒径尺寸的级别差异而带来的工作原理的根本性差异；由于量子效率是描述光电器件光电转换能力的参数，对比文件1在提高陷光效应后，实际也达到了提高量子效率的作用，而本申请在说明书第[0017]段中也提及了纳米颗粒提高了陷光效应；（3）对比文件1中与本申请的硅薄膜太阳能电池均为pin结构，加上电极均为四层结构，相同的结构原理可知其作用相同，复审请求人所说的不同仅是字面表达的差异；至于本申请“纳米颗粒镶嵌或负载到本征层的表面结构”这一技术特征，在权利要求和说明书中并没有记载和相关解释，依据原始申请文件的记载，本申请的具体技术手段是在PI或NI层间沉积纳米颗粒，而对比文件1也采用了相同的技术手段，由此可以认定其应当达到相同的技术效果，进一步地，在基于对比文件1公开的与本申请基本相同的发明构思的基础上，结合对比文件2及本领域公知常识得到的与本申请权利要求相同的技术方案自然应当具有与本申请相同的技术效果；（4）本申请的基本发明构思被对比文件1公开，而对比文件2给出了采用PECVD制备纳米颗粒的技术启示。
复审请求人于2019年09月09日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：（1）本申请的纳米颗粒和对比文件1的纳米线和纳微球，二者不相同，对比文件1的颗粒为微米级别，作用为增大陷光，增强光的利用率，本申请为纳米级别，远小于对比文件1的微米尺寸，作用机理不同，颗粒为2-20nm时，粒径小于（等于）激子波尔半径时产生明显的量子尺寸效应，使得电池效率提高，二者属于不同的技术路线对效率进行提高；（2）本申请通过“在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布的一层金属纳米颗粒；所述的金属纳米颗粒（1）的直径为2-20 nm，颗粒间平均间距为10-200 nm”的限定，能够明确金属纳米颗粒是嵌入到分布层中的，否则无法满足限定要求，并且，颗粒间的平均距离和各个尺寸也决定了其是平铺在层界面中的，上述嵌入方式虽然没有明确给出文字限定，但是是通过工艺和尺寸来进行限定的，而该结构只能通过等离子增强化学气相沉积来实现，是对该工艺方法的创新应用；（3）本申请中p层和n层只是提供电池的内建电场，较薄，i层为电池的吸光层，不同于对比文件1的n层为吸收层，薄膜电池中每一层的厚度对于电池整体性能的影响非常大，一般情况下，N层和P层较薄，透光率较高，以便使得较多的光到达本征层，本申请为电极（ITO）、N层、P层、I层（吸光层）四层，对比文件1中为电极区、窗口层、吸收区三层结构；（4）对比文件2的纳米颗粒的制备方法是单独制备，之后引入到电池的层结构中，而本申请的制备方法是在一个密闭的PECVD系统中，一次进样直接得到电池的完整结构，实现了纳米颗粒制备和电池制备的紧密结合，避免了繁杂程序，有效降低了污染，保证电池的效率；（5）附以涉及本申请的相关发表论文以印证其开创性和技术的先进性。
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。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人提出复审请求时提交了意见陈述书和权利要求书的全文修改替换页（包括权利要求第1-3项）。经审查，所作修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所依据的审查文本为：复审请求人于申请日2015年02月10日提交的说明书附图第1-2页、说明书第1-15页、摘要附图、说明书摘要；2018年09月25日提交的权利要求第1-3项。
专利法第22条第3款
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。
如果一项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区别技术特征，该区别技术特征中的部分被其它对比文件公开且给出了技术启示，其余部分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以及公知常识的结合不具备创造性。
本复审请求审查决定引用第一次审查意见通知书中引用的对比文件1和第三次审查意见通知书中引用的对比文件2，与复审通知书中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN 102646745A，公开日为2012年08月22日；
对比文件2：CN 103290392A，公开日为2013年09月11日。
权利要求1-3不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定，具体理由如下：
2.1. 权利要求1请求保护一种硅基薄膜太阳能电池的制备方法，对比文件1公开了一种薄膜硅太阳能电池及其制备方法（参见说明书第[0029]-[0185]段，附图5、8），其中实施例十七中采用PECVD在玻璃衬底上制备n层、i层和p层Si薄膜，其中p层为窗口层，i层为本征层，n层为吸收层；采用溅射法制备AZO层作为透明电极；同时，说明书具体实施方式的介绍部分第[0044]段写明了透明电极区、窗口区、吸收区的入光面和背面共计六个面中，至少一个面具有与纳微球点接触形成的低维复合界面结构，纳微球可以为金属材料（参见说明书第[0050]段），即公开了当其位于p层背面和n层入光面时，分别在电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面分布的一层金属纳米颗粒。
权利要求1与对比文件1相比，区别技术特征在于：（1）金属纳米颗粒在等离子增强化学气相沉积设备中形成；（2）金属纳米颗粒在p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布，金属纳米颗粒的直径为2-20nm，颗粒间平均间距为10-200nm；（3）最后沉积ITO电极。
基于上述区别技术特征确定本申请实际解决的技术问题是：（1）提供一种形成纳米颗粒的方法；（2）提高量子效应；（3）完成电池结构。
对比文件2公开了（参见说明书第[0004]-[0027]段，附图1-2）一种PECVD沉积装置及方法，采用PECVD制备纳米颗粒，其中包含锗纳米颗粒（即金属纳米颗粒），以达到纳米颗粒均匀度好的效果。从而本领域技术人员容易想到将对比文件1中的纳微球也采用PECVD制备。
对比文件1的实施例四、五、八、九、十一、十二中还公开了纳微球粒径可以为5nm、10nm、20nm（参见说明书第[0082]、[0089]、[0112]、[0121]、[0136]、[0144]段），均落入本申请的2-20nm的保护范围，间距在0-100μm范围内调整（参见说明书第[0050]段），从而本领域技术人容易想到在实施例十七中纳微球的粒径范围选择2-20nm，平均间距为10-200nm；最后沉积ITO电极也属于本领域的常规技术手段。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求1请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，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对权利要求1进一步限定，对比文件1（参见说明书第[0178]-[0185]段）公开了制备气体包含硅烷、氢气、硼烷，磷烷。并且锗烷和甲烷也是常规的制备气体。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，权利要求2也不符合专利法第22条第3款关于创造性的规定。
2.3. 权利要求3请求保护一种由权利要求1所述制备方法得到的硅基薄膜太阳能电池，对比文件1公开了一种薄膜硅太阳能电池及其制备方法（参见说明书第[0029]-[0185]段，附图5、8），其中实施例十七中采用PECVD在玻璃衬底上制备n层、i层和p层Si薄膜，其中p层为窗口层，i层为本征层，n层为吸收层；采用溅射法制备AZO层作为透明电极；玻璃衬底、n层Si薄膜、i层Si薄膜、p层Si薄膜和电极层呈层叠状态，p层Si薄膜厚度为20nm-500nm（与5-50nm存在交叉），AZO电极层沉积厚度为500nm（落入40-500nm范围内）；同时，说明书具体实施方式的介绍部分第[0044]段写明了透明电极区、窗口区、吸收区的入光面和背面共计六个面中，至少一个面具有与纳微球点接触形成的低维复合界面结构，纳微球可以为锗金属材料（参见说明书第[0050]段），即公开了当其位于p层背面和n层入光面时，分别在电池的p/i层界面或者n/i层界面形成的同时，在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面分布的一层金属纳米颗粒。
权利要求3与对比文件1相比，区别技术特征在于：（1）金属纳米颗粒在等离子增强化学气相沉积设备中形成；（2）金属纳米颗粒在p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布，金属纳米颗粒的直径为2-20nm，颗粒间平均间距为10-200nm，n层厚度为5-50nm，i层厚度为150-3000nm；（3）最后沉积ITO电极，ITO厚度为40-500nm。
基于上述区别技术特征确定本申请实际解决的技术问题是：（1）提供一种形成纳米颗粒的方法；（2）提高量子效应；（3）完成电池结构。
对比文件2公开了（参见说明书第[0004]-[0027]段，附图1-2）一种PECVD沉积装置及方法，采用PECVD制备纳米颗粒，其中包含锗纳米颗粒（即金属纳米颗粒），以达到纳米颗粒均匀度好的效果。从而本领域技术人员容易想到将对比文件1中的纳微球也采用PECVD制备。
对比文件1的实施例四、五、八、九、十一、十二中还公开了纳微球粒径可以为5nm、10nm、20nm（参见说明书第[0082]、[0089]、[0112]、[0121]、[0136]、[0144]段），均落入本申请的2-20nm的保护范围，间距在0-100μm范围内调整（参见说明书第[0050]段），且在p层Si薄膜厚度公开的基础上，本领域技术人容易想到在实施例十七中纳微球的粒径范围选择2-20nm，平均间距为10-200nm，n层厚度为5-50nm，i层厚度为150-3000nm；最后沉积ITO电极并选择40-500nm的厚度范围也属于本领域的常规技术手段。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得到权利要求3请求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求3请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
此外，钯与锗同为常规的纳米颗粒材料，金属箔和塑料也是常见的基底材料，因此，包含上述特征的并列技术方案也不具有突出的实质性特点，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
针对复审请求人答复复审通知书时提交的意见陈述，合议组认为：（1）对比文件1中纳微球的粒径可取在5nm、10nm、20nm、50nm等，部分粒径落入本申请所限定的2-20nm的范围内，且本申请说明书第[0032]段记载的纳米颗粒直径最大值也达到了1000 nm，可见在本申请的发明构思下，粒径能在相当大的范围内进行选择，即对比文件1和本申请均为采用纳米级别的颗粒，并没有产生由于粒径尺寸的级别差异而带来的工作原理的根本性差异；由于量子效率是描述光电器件光电转换能力的参数，对比文件1在提高陷光效应后，实际也达到了提高量子效率的作用，而且本申请在说明书第[0017]段中也提及了纳米颗粒提高了陷光效应；（2）基于本申请限定的“在硅基薄膜太阳能电池p/i层或n/i层界面±10nm范围内分布的一层金属纳米颗粒；所述的金属纳米颗粒（1）的直径为2-20 nm”，通过其尺寸的范围比较，并不能必然确定纳米颗粒一定是镶嵌于本征层表面的，而“负载”一词的含义不能确定，在原始申请文件中也没有记载和说明；（3）对比文件1中与本申请的硅薄膜太阳能电池均为pin结构，加上电极均为四层结构,“N层和P层较薄”在权利要求和原始说明书中并没有限定，因此，相同的结构原理可知其作用相同，复审请求人所说的不同仅是字面表达的差异，其实质并没有差别；如前所述，“纳米颗粒镶嵌或负载到本征层的表面结构”在原始的权利要求和说明书中并没有记载和相关解释，依据原始申请文件的记载，本申请的具体技术手段是在PI或NI层间沉积纳米颗粒，而对比文件1也采用了相同的技术手段，由此可以认定其应当达到相同的技术效果，进一步地，在基于对比文件1公开的与本申请基本相同的发明构思的基础上，结合对比文件2及本领域公知常识得到的与本申请权利要求相同的技术方案自然应当具有与本申请相同的技术效果；（4）对比文件2给出了采用PECVD制备纳米颗粒的技术启示，并未说明是单独制备纳米颗料，而后引入电池层结构，而电池的层结构整体在PECVD设备中沉积制备是本领域的常规技术手段；（5）相关的论文不能作为专利申请具备创造性的依据。
因此，复审请求人陈述的意见不具有说服力，合议组不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年06月07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决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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