квантовый кремний презентация 120711

Москва

ПРЕЗЕНТАЦИЯ,прилагаемая к заявке о

предоставлении гранта от Фонда Сколково

Наименование инновационного проекта: Интеграция WOS-технологии создания волнообразных структур в производство фотоэлектрических преобразователей

Наименование организации: ООО «Квантовый кремний»

2

1. Резюме инновационного проекта (далее – Проект)

Общее описание Проекта Проект нацелен на повышение КПД солнечных элементов при

одновременном снижении энергоемкости и капитальных затрат их производства;

Технология WOS позволяет сформировать на поверхности солнечного элемента наноструктуру, способную увеличить КПД за счет: увеличения светопоглащающей способности, уменьшения площади p-n перехода, эффективного использования УФ, улучшение контактных свойств и квантово размерных эффектов;

Технологическая направленность Проекта: энергоэффективность и энергосбережение

Стадия проекта, на которую подается данная заявка

Ранняя – стадия 2

Динамика развития Проекта до настоящего времени 2000 – начало реализации проекта, привлечены посевные

инвестиции 2005 – завершен этап НИР, патентование в РФ, привлечены

инвестиции этапа А 2009 – создана пилотная установка, привлечены инвестиции этапа B 2012 - проведены пилотные испытания продукции совместно с

индустриальными партнерами, осуществлена международная патентная защита технологии,

Текущее состояние Сформирована команда проекта, создана пилотная установка; Завершен этап НИР, решены основные научные и технологические

проблемы управляемого формирования WOS; Сформулирован принцип масштабирования процесса на подложки

большой площади Технология защищена российскими и международными патентами.

Перспективы разработки

В рамках Проекта планируется:

1. Реализовать потенциал WOS технологии – обеспечить увеличение КПД элемента до 27-28% относительных;

2. Масштабировать технологию для формирования наноструктуры на пластинах большой площади (4 и 6 дюймов);

3. Создать конструкторскую документацию на опытно-промышленную установку.

В настоящее время достигнуто увеличение КПД на 6% относительных (имеются протоколы испытаний образцов)

Сроки реализации Проекта: 4 кв. 2012 - 3 кв. 2014 гг.

План достижения

4 кв. 2012: изучение и выработка решений по устранению последствий ионной бомбардировки поверхности кремниевой пластины (радиационные дефекты), изготовление прототипов ФЭП.

1 кв. 2013: пассивация (обработка) наноструктуры для уменьшения поверхностной рекомбинации носителей заряда.

2 - 4 кв. 2013: получение максимально возможного прироста КПД, за счет оптимизации уровня и подбора способов легирования p-n перехода, оптимизации и подбора вариантов контактной сети, изготовление прототипов ФЭП.

1 кв. 2014: масштабирование технологии для формирования WOS-структуры на пластинах большой площади (4 и 6 дюймов);

2 кв. 2014: оптимизация геометрии наноструктуры для достижения эффекта МЭГ с достижением внутреннего квантового выхода выше 100%, изготовление прототипов ФЭП.

3 кв. 2014: создание конструкторской документации на опытно-промышленную установку.

3

2. Целевой рынок и конкуренция

Потребности потребителей Существующие решения обработки поверхности солнечных элементов не

обеспечивают дальнейшее увеличение КПД солнечного элемента и модуля и исчерпали свой потенциал;

Более высокий КПД не только удешевляет стоимость конечного продукта, но и снижает затраты потребителя по строительству и эксплуатации солнечной энергосистемы, за счет: снижения площади солнечной электростанции, снижения затрат на логистику: доставка, монтаж, эксплуатация. Потребитель предпочитает купить большее количество мощности, но меньшее количество модулей, обеспечив тем самым увеличенную выработку электроэнергии с одной и той же площади (например крыши или приусадебного участка).

Использование WOS-технологии позволит существенно улучшить существующие решения по текстурированию поверхности солнечных элементов за счет уменьшения/исключения жидкостных процессов травления (щелочь и/или кислота) и соответственно исключения последующей утилизации отработанных реактивов. В WOS-технологии используются исключительно «сухие» процессы: ионно-пучковое и плазмохимическое травление.

Ключевым отличием обеспечивающим конкурентоспособность целевого продукта Проекта будет являться:

- меньшая стоимость $/Вт солнечного элемента и модуля, - Увеличенная мощность солнечного модуля при одинаковой площади;

Технология WOS соответствует главной цели потребителей –достижение сетевого паритета, т.е. равенства стоимости традиционной и альтернативной электроэнергии.

4


Разработки аналогичных продуктов Компании и научные институты ведущие аналогичные разработки: Kyocera, SiOnyx, Black Silicon Solar, Natcore

Technology, NREL, Mitsubishi Electric, Fraunhofer Heinrich Hertz Institute, FOM Institute AMOLF.

Например компания Kyocera уже сегодня использует плазмо-химический процесс для текстурирования поверхности солнечных элементов из мультикремния (см. рисунок 1). Ключевое сходство: создание структуры с низким коэффициентом отражения света; Ключевые отличия WOS: низкая себестоимость и высокая стабильность формирования структуры, высокая

производительность процесса, технологически развитые поставщики оборудования.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Использующиеся сегодня технологии являются вредными для окружающей среды и опасными для человека, использованные в процесс текстурирования щелочи и кислоты требуют дальнейшей утилизации, что приводит к удорожанию конечного продукта.

В отличие от технологии плазмохимического травления компании Kyocera, по технологии WOS травление в плазме осуществляется через нитридную наномаску, что значительно сокращает время обработки пластины, делает процесс травления управляемым и приводит к получению упорядоченной наноструктуры (см. рисунок 2) с меньшим коэффициентом отражения.

WOS-технология позволяет впервые в мире промышленным способом осуществлять наноструктурирование поверхности монокристаллического кремния с ориентацией кристаллографической решетки <111> (см. рисунок 3), что откроет возможности использования данного материала в фотовольтаике и существенно снизить толщину пластины и ее себестоимость.

Рынок солнечной энергетики ежегодно растет и по прогнозам рейтинговых агентств может достичь 250 ГВ к 2020 г. Более 80% рынка занимают кремниевые солнечные элементы и до 2020 года кремний останется основным источником отрасли (см. рисунок 4). Это обстоятельство свидетельствует о востребованности рынком кремниевых солнечных элементов с повышенным КПД в момент коммерциализации продукта Проекта.

Создание на кремниевой пластине структуры с низким коэффициентом отражения света является одним из технологических направлений увеличение КПД кремниевых солнечных элементов. Существующие технологии достигли своего технологического предела, а все перспективные разработки находятся только на стадии R&D.

Рисунок 4


Существующие решения на рынке для монокристаллического кремния с кристаллографической решеткой <100>

Наименование модели/ продукта

СтадияОтраженный свет, без

просветляющего покрытия %

Потенциал для МЭГ

Масштаби-руемость

Воспроиз-водимость

Цена/ стоимость владения*, [руб]

Щелочное травление На рынке 10-12% нет да да 0,25

Лазерное травление В разработке 8-10% нет нет да >5

Безмасочный РИТ В разработке Нет данных нет да нет Нет данных

Технология WOS В разработке (Проект) <8% да да да 0,15

Существующие решения на рынке для монокристаллического кремния с кристаллографической решеткой <111>








Жидкостное травление Не приводит к созданию какой-либо структуры на поверхности пластины

Лазерное травление В разработке >15% нет нет да >5

Безмасочный РИТ Не приводит к созданию какой-либо структуры на поверхности пластины


Существующие решения на рынке для мультикристаллического кремния








Кислотное травление На рынке >20% нет да да 0,38

Лазерное травление В разработке >13% нет нет да >5

Безмасочный РИТНа рынке в ограниченном количестве, Kyocera

>13% нет да нет Нет данных


* Оценочно стоимость процесса текстурирования поверхности пластины на 1 Вт солнечного элемента размером 156х156 мм2, при условии одинакового количества обрабатываемых пластин в час.

5

10.04.2023 6


Источники: EPIA, McKinsey & Company, Bloomberg New Energy Finance PV Market Outlook, Marketbuzz, Cleandex

Схема коммерциализации

Рассматривается два основных направления коммерциализации:

(1) лицензирование технологии существующим игрокам на рынке,

(2) создание JV с индустриальным партнером, в том числе с целью дальнейшего развития технологии WOS.

Сегменты рынка на который ориентирован продукт

Регионы: Европа, США, Юго-Восточная Азия, Африка

Продукт: солнечные модули из монокристаллического и мультикристаллического кремния.

Помимо классического материала используемого для производства солнечных элементов технология WOS впервые в мире открывает возможность использования в отрасли новых перспективных материалов. Так например, существующие технологии позволяют изготавливать пластины кремния толщиной 20-100 мкм (что значительно удешевляет стоимость конечного продукта) из монокристаллического кремния с ориентацией кристаллографической решетки <111> , однако выход данного продукта на рынок ограничен отсутствием в мире дешевой и производительной технологии текстурирования поверхности пластины для снижения доли отраженного света. Технология WOS позволяет промышленным способом осуществлять наноструктурирование поверхности монокристаллического кремния с ориентацией <111>, без удорожания процесса.

Потенциальные потребители продукта проекта

В случае первого направления коммерциализации это – компании Suntech Power, SolarWorld, Sharp Solar, Trina Solar, Sunpower, SolarWind, SiGen ;

В случае второго варианта коммерциализации это компании занимающиеся инсталляцией мелких солнечных энергосистем, такие как – Bollmann Elektrotechnik , Explore Solar Ltd, Solar Peak, Sunlight Future Ltd и т.д. более 2500 компаний, и крупных электростанций, такие как - Photovolt Development Partners, ActivSolar и т.д.

Оценка рынка 2012F 2017F 2020F

Мировой рынокВ количественном выражении, ГВт 26 - 35 150 - 184 220 - 250

В денежном выражении, млрд. долл. 78 - 105 225 - 276 300 - 350

Внутренний рынокВ количественном выражении, ГВт 0,001 1,5-2 3-5

В денежном выражении, млрд. долл. нет данных нет данных нет данных

Описание научно-технической новизныТехнология WOS единственная как в России, так и в мире технология основанная на использовании химически активных по отношению к кремнию ионов азота. Как показала конференция «Nanoscale Pattern Formation at Surfaces» (Madrid, Spain, September 18-22, 2011) большинство разработчиков используют инертные газы не формирующие жесткой наномаски, либо на ее формирование уходит несколько часов.Существующие на сегодняшний день в фотовольтаике технологии наноструктурирования поверхности кремниевых пластин являются либо малопроизводительными, либо дорогими. Технология WOS не только сравнима по производительности с существующими технологиями микро-текстурирования, но и дешевле их. Ключевым прогнозируемым конкурентным преимуществом продукта проекта будет являться его дешевизна, что составит конкуренцию дешевым и некачественным солнечным модулям импортного производства.

Существующие патентыРоссийские патенты: Способ формирования упорядоченных волнообразных наноструктур (Варианты); WOSTEC Inc. (USA); регион: РФ; 10.10.2003; 20 лет. Способ формирования рисунка на поверхности пластины; WOSTEC Inc. (USA); регион: РФ; 20.06.2001; 20 лет.PCT: Method for forming wavy nanostructures; WOSTEC Inc. (USA); регионы: США, Япония, Китай, Корея; 2008-2012 гг.; срок 20 лет. Method for forming wavy nanostructures; WOSTEC Inc. (USA); В ЕС планируется перевод на национальные фазы в 2013 г.

Планируемые патенты - по результатам прототипирования планируется провести анализ полученных решений на патентоспособность в РФ, США, ЕС, Японии, Китае, Корее и их последующее патентование.10.04.2023 7

3. Технология и интеллектуальная собственность

Описание инновацииКвазипериодическая волнообразная структура (wave-ordered structure – WOS) спонтанно возникает на поверхности кремния при ее бомбардировке наклонным потоком ионов азота. WOS – это самоформирующаяся наномаска с заданным периодом от 25 до 150 нм, представленная полосками нитрида кремния на склонах волн, обращенных к ионному пучку. Процесс формирования WOS в системе N2+–Si является в высокой степени управляемым.

Травление кремния через WOS-наномаску посредством RIE позволяет существенно увеличить высоту наноструктуры и управлять её геометрией. Так, например, WOS c l = 36 нм при помощи RIE трансформируется в массив кремниевых нанополосок высотой 100 нм (AR = 5 (aspect ratio – AR)), а WOS c l = 70 нм – в массив нанополосок высотой 360 нм (AR = 10).

10.04.2023 8

4. Команда и соинвестор Проекта

Смирнов Валерий Константинович Технический директор Зона ответственности: наука и

технологии Полная занятость Сфера деятельности:

‒ Разработка методов формирования наноструктур и ее применений и технической стратегии компании,

Опыт работы:

‒ Филиал Wostec Inc. в Ярославле, директор, 2005-н.в.; Wostec Inc., Технический директор, 2005-н.в.

Руководитель проекта: Драгина Людмила Викторовна

ООО «Русэнергоинвест» Полная занятость Сфера деятельности:

‒ Организация операционной деятельности компании

‒ Взаимодействие со стратегическими инвесторами

‒ Координация внедрения технологии в промышленное производство

Кибалов Дмитрий Станиславович Зам. технического директора Зона ответственности: Наука и

технологии Полная занятость Сфера деятельности:

‒ Создание интеллектуальной

собственности, подготовка планов-графиков работ, отчетов, логистика технологических процессов


‒ Филиал Wostec Inc. в Ярославле, зам.директора, 2005-н.в.; Wostec Inc., с.н.с., 2005-н.в.

Грегори Дэвид Кинг Директор по развитию Зона ответственности:

коммерциализация и продажи Полная занятость Сфера деятельности:

‒ Формирование глобальной бизнес-стратегии компании, развитие

бизнес-коммуникаций в странах Северной Америки, формирование глобального позиционирования


‒ Wostec, Inc., Исполнительный директор, президент, 2004–н.в.; XVD Corporation, Вице-президент по операциям и маркетингу, 2003-2004

Краткое резюме ключевых членов команды Проекта План по привлечению инвестиций

Привлечение финансирования на текущую стадию Со-инвестор: ООО «Русэнергоинвест»

Аффилированность: материнская компания ООО «Квантовый кремний»

Форма инвестиций: инвестиции в собственный капитал / вклад в имущество

Профиль cо-инвестора:

‒ ООО «Русэнергоинвест» создано в 2009 г. для осуществления инвестиций в проекты по возобновляемой энергетике, а также инвестиций в инновационные технологии в традиционной энергетике. В портфеле компании 9 проектов на разных стадиях (от исследований до коммерциализации), среди которых имеются проекты по созданию высокомощных анодов для литий-ионных батарей, несколько проектов по строительству возобновляемой генерации, проект по созданию нового типа электролитов для устройств хранения энергии и пр.

‒ Инвестиции в проекты осуществляются из собственных средств учредителей ООО «Русэнергоинвест»

Возврат средств от инвестиций в данный проект планируется по двум направлениям:

‒ Продажа лицензии на технологию на рынках Японии, Кореи

‒ Строительство собственных мощностей по производству солнечных элементов с наноструктурированной поверхностью для продажи в страны Европы, США, Китай и пр.

Ожидаемый срок возврата инвестиционных средств – 2015 г.

Привлечение финансирования на последующих этапах реализации проекта Для доведения технологии от текущего статуса до коммерциализации

потребуется около 500 млн. руб.

Финансирвание проекта будет осуществляться либо из средств текущего инвестора проекта, либо из средств венчурных фондов (Bright Capital и/или аналоги в РФ или за рубежом)

1. Укрупненный план развития Проекта:– План коммерциализации (в перспективе ближайших 5 лет)

2 кв. 2015: лицензирование технологии существующим игрокам на рынке ЮВА, 1 кв. 2015: создание JV с индустриальным партнером, в том числе с целью дальнейшего развития технологии WOS.

– План по привлечению инвестиций 3 кв. 2012 – 1 кв. 2014: Привлечение инвестиций от ООО «Русэнергоинвест» в размере 150 млн. руб. для со-финансирования гранта со

стороны Фонда Сколково 1 кв. 2015 – 4 кв. 2015: Привлечение инвестиций от ООО «Русэнергоинвест» и/или венчурных фондов (Bright Capital и пр.) в размере 200

млн. руб. для доведения технологии для конечного продукта– План R&D

1 кв. 2013: изучение и выработка решений по устранению последствий ионной бомбардировки поверхности кремниевой пластины (радиационные дефекты);

2-4 кв. 2013: выбор и оптимизация процессов производства солнечного элемента с наноструктурированной поверхностью с целью максимального повышения КПД;

1 кв. 2014: масштабировать технологию для формирования WOS-структуры на пластинах большой площади (4 и 6 дюймов) . 2 кв. 2014: достижения эффекта многоэкситонной генерации, увеличение КПД солнечного элемента до 27-28% относительных;

– План по защите интеллектуальной собственности 2 кв. 2013: переход на национальные фазы по PCT-заявкам в Европе 2 кв. 2014 – 2 кв. 2015: получение патентов в Европе 4 кв. 2013 – 4 кв. 2014: по результатам прототипирования и достижения максимального прироста КПД солнечного элемента планируется

провести анализ полученных решений на патентоспособность в РФ, США, ЕС, Японии, Китае, Корее и их последующее патентование.

10.04.2023 9

5. Дорожная карта и финансовый план Проекта

2. Финансовый план Проекта:– Требуемые инвестиции: 150 млн. от Фонда Сколково, 150 млн. руб.

со стороны со-инвестора– Расходы по Проекту: ФОТ – 62 млн. руб., оборудование – 95 млн.

руб., услуги сторонних организаций – 90 млн. руб., защита интеллектуальной собственности – 10 млн. руб., административные расходы – 40 млн. руб., прочие расходы – 3 млн. руб.

– 2 кв. 2015: совокупная выручка от продажи продукта составит 200-500 млн. руб., как от лицензирования технологии, так и от продажи собственной продукции

21%

32%30%

3%13%1%

Расходы по проекту

ФОТ

Оборудование и комплектующие

Услуги сторонних организаций

Защита IP

Административные расходы

Прочие расходы

10.04.2023 10

6. Дорожная карта Проекта

Ключевые действияТекущий статус

(Завершенные мероприятия)Стадия, на которую привлекается

грантПоследующие стадии

Сроки реализации 2000 2005 2009 20112 п, 2012

1 п, 2013

2 п, 2013

1 п, 2014

2 п, 2014

2015 2016 2017 2018

Исследования и разработки 1. Завершен этап НИР ˅ 2. Создана пилотная установка ˅ 3. Созданы прототипы ФЭП с наноструктурой ˅ ˅ ˅ ˅4. Созданы полноразмерные ФЭП с наноструктурой ˅ ˅ 5. Получен эффект МЭГ ˅ 6. Достигнут максимальный прирост эффективности ФЭП ˅Маркетинг и внедрение 1. Проведены испытания с отраслевыми партнерами ˅ 2. Технология WOS отработана на пластинах 4” и 6” 4” 6” 3. Конструкторская документация для внедрения технологии ˅ 4. Пилотное внедрение ˅ 5. Начало промышленной эксплуатации у партнеров ˅ Интеллектуальная собственность 1. Создана патентная защита (РФ и международные) ˅

(РФ) V

(межд.)

2. Усиление патентной защиты с учетом НИОКР ˅ ˅ ˅ ˅Финансирование 1. Seed, Round A, Round B Seed A B 2. Round C: Грант Сколково, Соинвестор ˅ ˅ ˅ 3. Expansion round ˅