Описание технологии

Технология АКТИВНЫЙ НАНОВОРСИСТЫЙ МАТЕРИАЛ
Стадия проекта : 0 (Стадия Идеи)
Описание технологии: Предложена концепция Активного нановорсистого материала
(АНВ-материал), где каждая нановорсинка имеет входной электрод и отделённый зазором
управляющий электрод. Данный материал является в частности перспективной
элементной базой для создания солнечных батарей нового поколения (без использования
фотоэффекта). Массив ориентированных нановорсинок выступает в качестве массива
наноантенн. Решается ключевая проблема указанного подхода – распрямление
индуцируемого в наноантеннах сигнала частотой порядка 100 ТГц.
Описание новизны: Материал указанной конфигурации предложен и реализован
впервые. Для подведения управляющего электрода к нановорсинкам применён новый
метод самосовмещения, основанный на эффекте локального анодного окисления (РФпатент; проводится патентование в ряде стран). Наличие указанного управляющего
электрода позволяет решить ключевую проблему вывода индуцируемого сигнала во
внешнюю цепь.
Текущее состояние и перспективы разработки:
 Разработана экспериментальная технология формирования АНВ-материала для подложек
диаметром 25 мм (обеспечивается масштабирование на подложки произвольной площади
и геометрии). 100 нановорсинок на мкм2. Технология нуждается в доработке в части
самосовмещения нановорсинок по всей площади подложки.
 Необходимо проведение экспериментальных исследований взаимодействия указанных
структур с внешним электромагнитным излучением
07.05.2016
Конфиденциально
1
Рынки
Подробная оценка рынка и выбор конкретных сегментов будут осуществлены
на следующих этапах проекта в результате:
Проведения подробных маркетинговых исследований;
Получения результатов испытаний образцов;
Получения обратной связи от потенциальных потребителей.
В целом рассматриваемый рынок известен и на текущем этапе не нуждается
в специальном обосновании.
Далее приведены общие оценки рынка солнечных батарей.
2
Рынки
Все существующие солнечные батареи основаны на фотоэффекте. Основным
недостатком таких систем является их низкий КПД (в среднем 15%). Использование
технологии на основе АНВ-материала позволяет увеличить КПД батареи до 45% при
снижении стоимости единицы площади и ряде других преимуществ
2009
2014
Мировой рынок солнечной энергетики
CAGR 20%
$38.5 млрд.
$96,8 млрд.
Источник: Solarbuzz.
В 2010 году общий объем российского рынка фотовольтаики составил только 6,2 МВт. Но
уже к 2020 г. по прогнозам экспертов ожидается рост до 54 МВт или 5122 млн. руб.
Источник: РБК.Исследования рынков.
Потенциальными заказчиками технологии и оборудования на основе АНВматериала для солнечной энергетики являются компании, занимающиеся
разработкой и производством солнечных батарей по всему миру
3
Рынки
Аналоги и конкуренты:
Технология АНВ-материала не имеет прямых мировых аналогов.
В качестве конкурентов следует рассматривать все типы современных солнечных
батарей, основанных на фотоэффекте (кремниевые: монокристаллические,
поликристаллические, тонкоплёночные; решения на основе гетероструктур, оксидов
металлов и органических соединений)
Преимущества решения на основе АНВ-материала:
- Высокий КПД. Внутренний КПД преобразования электромагнитного излучения
посредством наноантенн достигает более 94%. Согласно оценкам, реализуемый АНВматериалом способ вывода сигнала во внешнюю цепь обеспечивает верхний предел
итогового КПД около 45%.
- Целевой диапазон преобразуемого электромагнитного излучения расширяется
на всю видимую область, включая её длинноволновую часть, а также на область
инфракрасного (теплового) излучения. Это составляет существенное отличие от батарей,
основанных на фотоэффекте, восприимчивых только к коротковолновой части видимого
диапазона. Солнечные батареи на новом принципе работы могут функционировать также
ночью и в плохую погоду, преобразуя тепловое излучение окружающих объектов. Кроме
того снижается чувствительность солнечных батарей к загрязнению поверхности.
- Низкая стоимость единицы площади солнечной батареи (до 3 тыс. руб./м2;
обеспечивается стоимостными параметрами базовой технологии АНВ-материала).
4
Рынки
Стратегия выхода на рынок:
После проведения собственных исследований, образцы АНВ фотовольтаических
элементов проходят испытания в специализированных центрах, обладающих
соответствующими компетенциями. Часть из данных центров входят в состав
присутствующих на рынке производителей солнечных батарей (Россия, Китай, США, ЕС,
Япония).
На основе полученных параметров испытаний указанные производители выдвигают свои
предложения по условиям вывода новой элементной базы на рынок с их участием.
Государственным соинвестором выступает корпорация РОСНАНО. По результатам
анализа полученных предложений и учёта политики РОСНАНО выбирается оптимальное
решение. Данное решение, в том числе, может включать привлечение стороннего
стратегического инвестора и создания нового независимого производителя солнечных
батарей.
Потенциальный объём рынка соответствует всему рынку солнечных элементов, с тем
отличием, что снижение себестоимости единицы генерируемой энергии, вследствие
перехода на новую элементную базу, обеспечит повышение уровня внедрения солнечных
элементов как таковых, что в свою очередь обеспечит дополнительное расширение
рынка. Ниши, целесообразные для освоения на первом этапе внедрения, определяются
результатами испытаний.
Планируется, что технология займёт лидирующие позиции на мировом рынке солнечных
элементов, в существенной степени вытиснив солнечные элементы на основе
фотоэффекта.
5
Права интеллектуальной собственности IP
Все права на интеллектуальную собственность, разработанную в рамках
проекта, будут принадлежать: ООО «ФанНано».
Планируется получение следующих патентов:
- Продолжить патентование базовой АНВ-технологии в Китае, ЕС, Индии
(на текущий момент получен патент РФ, заявка переведена на
международный уровень по процедуре PCT; начата национальная фаза
в указанных странах).
- Инициировать заявку на патент, специализированный на приложении
АНВ-материала в области солнечной энергетики
В проекте используется патент № 2349542 «Наноэлектромеханическая
структура
(варианты)
и
способ
её
получения
(варианты)».
Патентообладатели: Хартов С. В., Неволин В.К. Патент используется ООО
«ФанНано» на основании лицензионного договора.
07.05.2016
Конфиденциально
6
Схема, диаграммы для разъяснения решения (при необх.)
Необходимо определённое
принципиальное уточнение
касательно состава и геометрии
системы. Данное уточнение
приведено в соответствующих
материалах для экспертизы
07.05.2016
Схематическое (слева) и РЭМ (справа)
изображение АНВ-материала.
Флуктуация эл. потенциала на
кончиках нановорсинок приводит к
эмиссии электронов. Зазор вокруг
нановорсинки выполняет функцию
сепаратора электрических зарядов
Конфиденциально
7
Команда проекта
Хартов Станислав, Россия, 30 лет
• Роль в проекте: руководитель
• Должность в компании: директор
• Сфера деятельности и опыт: к.т.н., лауреат Премии Правительства
России в области науки и техники для молодых учёных 2009; 25
публикаций, 7 патентов, 12 наград, успешный опыт реализации
инновационного проекта (проект «CVDomna»).
Симунин Михаил, Россия, 28 лет
• Роль в проекте: химик-технолог
• Должность в компании: технолог
• Сфера деятельности и опыт: к.т.н. лауреат Премии Правительства
России в области науки и техники для молодых учёных 2009. 41
публикация, 2 патента, 9 наград, успешный опыт реализации
инновационного проекта (проект «CVDomna»).
Ряд научных сотрудников ИФ КНЦ СО РАН
07.05.2016
Конфиденциально
8
Инвестор проекта
Потребность в инвестициях и стратегия их привлечения (см. в т.ч. Дорожную карту проекта):
Этап «до опытного образца» :
1-й год. Потребность: 5 млн. руб.
Привлечение:
Собственные средства ООО «ФанНано» – 0,9 млн. руб.
Средства технологического партнера ООО «СПАРК-Дон» – 0,6 млн. руб.
Минигрант СКОЛКОВО – 3,5 млн. руб.
2-й год. Потребность: 30 млн. руб.
Фонды в области Cleantech: 8 млн. руб.
Грант СКОЛКОВО – 22 млн. руб.
Этап «организация серийного производства»:
Потребность: около 1 млрд. руб.
Привлечение: РОСНАНО и специализированный производитель солнечных батарей, либо
сторонний стратегический инвестор (в случае создания независимого производителя; см.
Стратегия выхода на рынок).
07.05.2016
Конфиденциально
9
Кроме приложения в области солнечных батарей АНВ-технология представляет
существенный интерес также в следующих областях:
Трибологические покрытия
Газовые сенсоры
Наномембраны и нанореакторы нового типа
Самоочищающиеся покрытия
Распределённые эмиттеры электронов
И др.