Você estava realmente bem perto da solução, tudo o que você precisa para usar isso ao criar o índice:
partialFilterExpression: { serialNr: {$exists:true} }
Certifique-se de ter pelo menos a versão 3.2 do mongo
Exemplo :
db.col.createIndex({a:1, b:1},{unique:true, partialFilterExpression: { a: {$exists:true} })
db.col.save({a:50, b:27}) //pass
db.col.save({a:50, b:27}) //fails
db.col.save({b:27}) //pass
db.col.save({b:27}) //pass
db.col.save({b:27}) //pass
db.col.save({a:50, b:27}) //fails
db.col.save({a:50}) //pass
db.col.save({a:50}) //fails
PS:Talvez você possa fazer um pequeno "hack" e usar isto:
partialFilterExpression: { serialNr: {$exists:true}, serialNr: {$gte:0} }
Eu tentei usar $ne, mas estava me dando um erro.