Цели и идеи проекта по исследованию и разработке
# 1. Увеличить емкость литий-ионного аккумулятора (ЛИА) на 20-30% путем создания электрода на основе кремния для замены графитовых электродов (теоретическая емкость кремния в 10-11 раз выше, чем графита).
- Удельная емкость литий-ионного аккумулятора на основе кремния будет выше на 30% по сравнению с графитовым электродом.
- Электроды на основе кремния производятся в процессах, не содержащих растворителей, что снижает отрицательное воздействие на окружающую среду.
# 2. Повысить коэффициент поглощения света в кремниевых пластинах солнечных элементов на 30-40% с помощью высокоскоростного ионно-плазменного травление взамен жидкостного химического травления.
- Единый технологический процесс, нет предварительной или последующей обработки.
- Обработка пластин выполняется без потребления воды и отягчающего процесса рециркуляции.
- Снижение негативного воздействия обработки пластин на окружающую среду.
Инструменты
- Плазменно-дуговой и геликонный источники плазменных потоков разработаны и запатентованы нами. Источники работают в специфической магнитной среде и используются для подготовки подложки и осаждения одно- или многослойных тонких (0,1+ мкм) пленок. Геликонный источник применяется в режимах осаждения и анизотропного травления.
- Расходными материалами являются обычные порошковые или металлургические сплавы и плазмообразующие и реактивные газы (Ar, N2, O2, H2, SiH4, SF6 и т.д.)
- Пленки осаждаются потоком плазмы из расходуемого катода плазменно-дугового источника в РVD процессах и в потоке плазмы из геликонного источника в PE CVD процессах.
- Анизотропное травление кремния осуществляется ускоренным ионно-плазменным потоком из геликонного источника в режиме ионно-плазменного травления (IPE).
- Низкая себестоимость продукции обусловлена высокой эффективностью плазменных источников: для получения 100 см2 * 10 мкм пленки в лабораторном оборудовании требуется до 5 мин * 5кВт.
Команда
- Виктор Гребенюк, генеральный директор и финансовый директор.
- Валерий Семенюк, к.физ-мат.н., технический директор и научный лидер команды, специалист в области физики плазмы и плазменных технологий, разрабатывает и совершенствует плазменно-технологическое оборудование.
- Валерий Вирко, к.физ-мат.н , советник по физике плазмы, специалист по измерению характеристик плазмы.
- Георгий Веремейченко, к.т.н., советник и патентный эксперт, специалист в области микроэлектроники и плазменной технологии.
- Наталья Глоба, к.т.н., главный специалист по электрохимии.
- Владимир Хоменко, к.т.н, советник по электрохимии.
- Вячеслав Четверик, менеджер по маркетингу и связям с общественностью.
Достижения
1. Электрод на основе кремния
- Технология привлекательна для массового производства, так как использует экологически чистые процессы обработки с высокими скоростями осаждения.
- Получена необходимая электронная проводимость электрода на основе кремния.
- Протестированы различные токоприемники и промежуточные слои.
- Изготовленные образцы циклируются в течение 300 ... 500 циклов в полуэлементах в пределах 40% использования кремния в режиме 40-50% DoD.
- Изготовленные образцы циклируются в течение 100…150 циклов в полных ячейках с 20…40% снижением емкости.
2. Ионно-плазменное травление кремниевой пластины
- Коэффициент отражения света в видимом диапазоне длин волн для стандартных пластин элементов солнечных батарей из моно и поликристаллического кремния снижен на 5…10 % при скорости анизотропного травления поликристаллического кремния до 5 мкм/мин.
Над чем мы планируем работать
3. Электрод на основе кремния
- Адаптация электролита.
- Дальнейшее улучшение активного слоя (e-, i+ проводимость).
- Оптимизация процессов осаждения.
- Повышение емкости кремний композитного активного слоя.
- Оптимизация совместимости активного слоя, токоприемника и электролитов.
- Протоколы испытаний и система сертификации.
- Полноформатный аккумулятор.
4. Ионно-плазменное травление кремниевой пластины
- Оптимизация параметров геликонного источника в режиме ионно-плазменного травления.
- Оптимизация состава рабочей смеси плазмообразующего и реактивных газов.
Как мы будем это делать
- использовать многокамерную установку и осуществлять технологические процессы в специализированных технологических камерах;
- применять более точные автоматические устройства и средства управления, чтобы свести к минимуму человеческий фактор и создать версию промышленного оборудования;
- проводить вакуумное осаждение твердотельного электролита;
- исследовать больше различных образцов для получения статистически достоверных результатов;
- испытывать образцы в других лабораториях в одинаковых / различных условиях;
- использовать наилучшие материалы (субстраты, порошки, газы и т.д.) от ведущих поставщиков;
- привлекать дополнительный персонал для проведения большего количества собственных исследований;
- вовлекать советников из различных организаций.
Что нам необходимо
- Оборудование и комплектующие для создания многокамерного агрегата и конвейерного моделирования.
- Собственное испытательное оборудование и материалы, увеличение команды сотрудников, при необходимолсти, средства на покрытие расходов для других компаний, участвующих в испытаниях.
- Расширение исследовательской сети для получения статистически достоверных результатов и обмена информацией на конференциях, семинарах и др.
- Сотрудничество с компаниями, работающими над аналогичными проектами, в которых используются PVD-инструменты;
- Поддержка патентования.
- Долгосрочные инвестиции для коммерциализации.
Риски для кремниевого электрода
- Возможно, мы никогда не сможем получить ожидаемые параметры электродов.
- Вероятно, мы движемся в ошибочном направлении, или продвигаемся слишком медленно.
- Невоспроизводимость наилучшего образца экспериментальной серии в промышленном технологическом процессе.
- Мы можем неправильно оценить время, которое нам нужно, или у нас неверное технико-экономическое обоснование.
- Кто-либо может достичь ранее такого же результата, или лучшего.
- Удельная цена за единицу может быть выше, чем рыночная.
Если мы достигнем целей, которые ставим перед собой
- Выпустим на рынок литий-ионные батареи с большей или такой же мощностью, чем известные, их производство будет более эффективным, с меньшим воздействием на окружающую среду.
- Заменим загрязняющие химические травильные процессы экологически безопасными на солнечной энергии.
- У нас есть инструменты, которые будут эффективно применяться в различных технологических процессах осаждения, таких как алмазоподобные, коррозионно-защитные, декоративные, пассивирующие покрытия.
Конкуренты
- General Motors Corp., США: известен только один R & D проект, использующий PVD-процесс для изготовления кремниевых электродов.
- Enevate Corp., США: коммерческие кремний-доминантные электроды.
Оценка
- Стоимость инноваций Gresem, по оценке методом SCORECARD, составляет около 15 миллионов долларов США. Например, Enevate Corp.была запущена в 2006 году, оценивалась в 10 - 15 миллионов долларов США в 2011 году и 30 миллионов долларов США в 2015 году (https://www.crunchbase.com/organization/enevate#/entity).
Финансирование
- Первоначальный взнос в размере 1,0 млн. долл. США (закрыт).
- Запрос инвестиций в размере 3,0 млн. долл. США за 20% акций:
- 3,0 млн. долл. США прямые инвестиции в R&D проекты;
- расходы в месяц около 15 тыс. долл. США с увеличением до 30-40 тыс. долл. США.
Дорожная карта для анода на основе кремния для литий-ионных батарей
Дорожная карта для плазменного травления кремниевых пластин
Выход на рынок
1. Электрод на основе кремния
Коммерциализация со 100% -ной передачей технологий ведущему производителю литий ионных батарей (ATL, BYD, Panasonic / Sanyo, LG, Samsung, Tesla, Nissan, GM и др.).
Ориентировочная оценка компании составляет $50-100 млн.
2. Плазменное травление кремниевой пластины
Лицензирование предпочтительнее из-за простой реализации технологии. Также возможна 100% передача технологи ведущему производителю солнечных батарей / кремниевых пластин в Китае, США. Ориентировочная оценка компании составляет $ 20-50 млн, если она будет запущена без задержки.
