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Industria 2015
È una legge che regola la politica industriale e che stabilisce le linee strategiche
per lo sviluppo e la competitività del sistema produttivo italiano del futuro.
Si basa su:
•un concetto di industria esteso alle nuove filiere produttive che
integrano manifattura, servizi avanzati e nuove tecnologie;
•un’analisi degli scenari economico-produttivi futuri che attendono il nostro
Paese in una prospettiva di medio-lungo periodo (il 2015).
La strategia del Governo individua nelle reti di impresa, nella finanza innovativa
e soprattutto nei Progetti di Innovazione industriale i nuovi strumenti per
garantire il riposizionamento strategico del sistema industriale italiano
nell’ambito dell’economia mondiale, globalizzata e fortemente competitiva.
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I PII rappresentano il principale e più innovativo strumento di intervento per il
rilancio della politica industriale secondo quanto definito dal documento
programmatico Industria 2015.
Si tratta di progetti di intervento organico che, a partire dagli obiettivi
tecnologico-produttivi individuati dal Governo, mirano a favorire lo
sviluppo di una specifica tipologia di prodotti e servizi ad alto contenuto
di innovazione.
Aree strategiche per lo sviluppo del Paese:
Efficienza energetica,
Mobilità sostenibile,
Nuove tecnologie per la vita,
Nuove tecnologie per il Made in Italy,
Tecnologie innovative per i beni culturali.
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PII- Efficienza Energetica
- I programmi devono prevedere attività di ricerca industriale e di sviluppo
sperimentale che si concludono con la realizzazione di un prototipo
esplicativo del prodotto o servizio innovativo;
- Ciascun programma deve essere realizzato in forma congiunta da più
soggetti, imprese e organismi di ricerca. E’ necessaria la presenza di
almeno un organismo di ricerca;
- L’importo complessivo dei costi agevolabili previsti da ciascun programma
non inferiore a 10 milioni di euro.
Sono stati ammessi a finanziamento 30 progetti sui 92 presentati!
I progetti ammessi agli incentivi attiveranno circa 500 milioni di
investimenti in attività di ricerca e sviluppo.
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Nome del progretto : FLEXSOLAR - Low cost and low environmental
impact, flexible thin film solar cells based on II-VI semiconductors.
Primo proponente: Organic Spintronics srl
Area tecnologica: Aree tecnologiche ad alto potenziale innovativo
a1) solare fotovoltaico:
2. tecnologie innovative per la produzione di celle a film
sottili o con soluzioni innovative di terza generazione.
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a) validità e coerenza rispetto alle finalità dell’intervento di cui al presente
decreto
punti da 0 a 10 - soglia minima 6 (10/10)
b) innovazione nella conoscenza e nello sviluppo tecnologico
punti da 0 a 10 - soglia minima 8 (10/10)
c) adeguatezza del piano di lavoro, piano di management e organizzazione del
progetto
punti da 0 a 10 - soglia minima 6 (7.5/10)
d) completezza e adeguatezza del partenariato,
punti da 0 a 10 - soglia minima 7 (8/10)
e) validità del piano di sviluppo industriale e valorizzazione della proprietà e
utilizzo dei risultati
punti da 0 a 10- soglia minima 8 (8/10)
f) ricadute potenziali in termini tecnologici, economici e di competitività,
punti da 0 a 10 - soglia minima 6 (10/10)
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Sviluppare una tecnologia innovativa e sostenibile per il PV
I Generazione (basata su Si):
bassa efficienza ed elevato costo
(costo del materiale, elevato
spessore di materiale puro, è il
60% costo totale);
II Generation (basata su film
sottili):
Per essere una tecnologia
sostenibile dovrebbe costare un
terzo dell’attuale tecnologia di I
Generazione
Efficienza vs costo delle tecnologie di prima,
seconda e terza generazione
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Riduzione dei costi di produzione:
-Deposizione di strati estremamente sottili (riduzione di quantità di
materiale);
-CdTe largamente disponibile e non richiede elevata purezza
(materiale a basso costo);
Necessità di un’efficiente tecnologia a basso costo
per la fabbricazione di film sottili di semiconduttori tipo CdTe di
buona qualità (cristallinità, texturing e compattezza).
Tecnologie attualmente utilizzate:
-CVD (estremamente costose)
-Sputtering (lenta e costosa)
-Sublimazione (rudimentale, non ottiene film di qualità richiesta)
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Pulsed Plasma Deposition (PPD) di film sottili è ottenuta
mediante ablazione del target di materiale mediante impulsi di
elettroni della durata di nanosecondi (plasma).
Il film depositato sulla superfcicie di un substrato opportunamente
scaldato ha la stessa composizione chimica del target di partenza
(proprietà cruciale!)
Questa tecnologia può essere facilmente applicata
alla fabbricazione a basso costo di etero-multilayers
con larga superficie
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Principali caratteristiche del sistema PPD
- Ampio range di velocità di deposizione: 0.005 - 10 nm/s;
- Ampio range delle condizioni di vuoto deI processo: 10 -2-10 -5 mbar;
- Bassa temperatura di deposizione;
Questa tecnologia fornisce vantaggi importanti rispetto
agli altri competitori:
·Bassi costi di processo;
·Elevata efficienza;
·Basso consumo di potenza;
·Basse temperature di processo:
riduzione dei costi + fabbricazione di multilayers10
Organic Spintronics (OS), una spin-off company del CNR, possiede il
know-how e la strategica IP (proprietà intellettuale) di Pulsed Plasma
Deposition (PPD).
Risultati attuali:
efficenza celle a CdTe PPD a temperatura
ambiente = (8-10%);
Risultati a fine progetto:
l’ottimizzazione del processo
(efficienza superiore)
fattiblità dell’uso di substrato flessibile;
completo sfruttamento
industriale dei risultati.
fattiblità della scalabilità dell’intero
processo.
PPD rappresenta una possibilità concreta per
l’industria italiana di rafforzare il suo ruolo nel PV
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Cella solare tradizionale CdTe
Vetro (tipico substrato):
la luce colpisce il materiale del
film attraverso il substrato!!!
(TCO)
Trasparent Conductive Oxide
(ITO) contatto elettrico sul fronte
layer di n-type CdS
layer di p-type CdTe
layer di materiale conduttore
come contatto elettrico sul retro
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Struttura di cella PV in via di sviluppo
Diretta illuminazione degli strati attivi, senza assorbimento dovuto
al passaggio attraverso il substrato di vetro!
ZnO-TCO alternativo
contatto elettrico sul fronte
Ampia scelta substrato
Substrati flessibili di Cu
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ZnO, depositato a temperatura ambiente mediante PPD, garantisce
un’efficiente finestra di basso assorbimento/elevata conduzione.
Comparazione della transmittanza di tipico ITO (depositato a 200°C) e
del ZnO depositato per PPD a 25°C
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2 Copper rolls
wet
etching
CdTe target
PPD
deposition
CdCl treatment
Recryst.
CdCl
p/n junction
CdS target
PPD
deposition
ZnO target
PPD
deposition
Ag paste
Screen
printing
Singul.
test
Pack.
shipping
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Vantaggi associati al prodotto
La cella prodotta dovrà avere le seguenti caratteristiche:
• Efficienza di conversione PV simile al silicio cristallino(~14%);
• Substrati flessibili e robusti;
• Piccola quantità di materiale attivo;
• Modularità con conseguente assenza di restrizioni nelle
dimensioni del modulo;
• Basso costo di produzione.
Al momento tali proprietà non sono presenti in alcun
prodotto commerciale.
Si intende introdurre nel mercato sia singole celle sia stringhe di celle, pronte per
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essere interconnesse e rolled nei moduli.
WP 1 - Design of the
solar cell
WP 2 - Metallic
substrate treatment
PPD MODULE
WP 3 - Optimization
PPD electron gun
WP 4 - Design and
projection of PPD
module
WP 5 - Construction
of PPD module
WP 8 - Evaluation of
entire production
process
WP 7 - Construction
module for
recrystallisation
process
WP 6 - Projection
module for
recystallisation
process
WP 9 - Project
management
Validation of the industrial process for solar cells production with
the PPD technology
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Attività IMM
(2 anni)
Task 1.14
Inizio della caratterizzazione strutturale del substrato di Cu e dei
singoli overlayers di CdTe or CdS or Sb2Te3 or ZnO
Task 1.15
Termine della caratterizzazione strutturale del substrato di Cu e dei singoli
overlayers di CdTe or CdS or Sb2Te3 or ZnO
Questa attività inizia nel primo anno (Task 1.14) e termina nel secondo
(produzione di un set di film sottili delle caratteristiche desiderate).
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Task 2.5
Inizio della caratterizzazione strutturale delle celle solari dopo ciascuno
step di processo;
Le misure saranno effettuate dopo ciascuno step, i.e. dopo la deposizioe del
1° strato; 1° e 2° ; 1° e 2° e 3° , fino alla produzione della cella
Task 2.6
Fine della caratterizzazione strutturale delle celle solari dopo ciascuno
step di processo;
Questa attività inizia nel primo anno (Task 2.5) e termina nel secondo
(fino al raggiungimento dei risultati attesi).
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X-ray diffraction (XRD)
Qualità cristallina, dimensioni dei domini, texturing e microstrain dei film.
Complementari geometrie di misura, off-plane e in-plane (SmartLab-Rigaku);
Grazing Incidence Diffraction (GID) permetterà di distinguere proprietà strutturali
degli strati superficiali e quelle nel bulk.
X-ray reflectivity (XRR)
Profili di densità del substrato e degli overlayers;
Spessore e rugosità superficiale e alle interfacce.
Possono costituiore un utile test per valutare l’omogeneità laterale.
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Scanning electron microscopy (SEM)
Morfologia e spessori dei film e dei substrati .
Geometria: cross section.
Transmission electron microscopy (TEM)
Qualità cristallina lungo lo spessore del campione;
Spessore del film e rugosità di superfici ed interfacce.
TEM sarà utilizzato in contrasto di diffrazione e in alta risoluzione
(HRTEM) in geometria planare e cross-section.
Scanning trasmission electron microscopy (STEM)
Interdiffusione tra substrato e superficie del film con alta risoluzione
spaziale. Questo sarà possibile tracciando i profili degli elementi chimici lungo lo
spessore del campione.
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Conclusioni & Commercial advertisement ;-)
I singoli tasks sono “facilmente” eseguibili da IMM, una volta ricevuti i
samples
Il progetto ha la potenzialita’ per integrare/integrarsi con altre attivita’ IMM
nel campo del PV
Il progetto dovrebbe/potrebbe essere utilizzato da IMM come “training
ground” per la possibile prossima ri-edizione del bando INDUSTRIA 2015
(prossimo anno?)
L’integrazione tra ricerca di base e tecnologico e’ possibile :-) (grazie
Caterina, ma anche Andrea, Giorgio,…)
COMING SOON (8 maggio?): ONE-P ovvero possiamo integrare dispositivi
forti e dispositivi deboli?
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