1 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.

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1 1 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; unanalisi 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 nellambito delleconomia mondiale, globalizzata e fortemente competitiva. http://www.industria2015.ipi.it

2 2 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.

3 3 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; - Limporto 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.

4 4 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.

5 5 a)validità e coerenza rispetto alle finalità dellintervento 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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7 7 Efficienza vs costo delle tecnologie di prima, seconda e terza generazione 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 dellattuale tecnologia di I Generazione Sviluppare una tecnologia innovativa e sostenibile per il PV

8 8 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 unefficiente 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)

9 9 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

10 10 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 multilayers 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;

11 11 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 a fine progetto: lottimizzazione del processo (efficienza superiore) completo sfruttamento industriale dei risultati. PPD rappresenta una possibilità concreta per lindustria italiana di rafforzare il suo ruolo nel PV Risultati attuali: efficenza celle a CdTe PPD a temperatura ambiente = (8-10%); fattiblità delluso di substrato flessibile; fattiblità della scalabilità dellintero processo.

12 12 Cella solare tradizionale CdTe (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 Vetro (tipico substrato): la luce colpisce il materiale del film attraverso il substrato!!!

13 13 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

14 14 Comparazione della transmittanza di tipico ITO (depositato a 200°C) e del ZnO depositato per PPD a 25°C ZnO, depositato a temperatura ambiente mediante PPD, garantisce unefficiente finestra di basso assorbimento/elevata conduzione.

15 15 2 Copper rolls CdTe target CdS target ZnO target Ag paste CdCl treatment wet etching PPD deposition Recryst. CdCl p/n junction PPD deposition PPD deposition Screen printing Singul. test Pack. shipping

16 16 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 essere interconnesse e rolled nei moduli.

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18 18 Attività IMM (2 anni) Task 1.15 Termine della caratterizzazione strutturale del substrato di Cu e dei singoli overlayers di CdTe or CdS or Sb2Te3 or ZnO Task 1.14 Inizio 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).

19 19 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).

20 20 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 lomogeneità laterale.

21 21 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.

22 22 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?) Lintegrazione 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?