Niższe koszty i większa wydajność PV dzięki technologii opracowanej przez Polaków [wywiad]

Dr Filip Granek, naukowiec prowadzący od lat badania nad fotowoltaiką i współtwórca spółki XTPL, opowiada w wywiadzie dla portalu Gramwzielone.pl o opracowanej przez XTPL technologii umożliwiającej obniżenie kosztów produkcji ogniw i modułów fotowoltaicznych, a także podniesienie ich wydajności.

Gramwzielone.pl: – Skąd u Pana zainteresowanie fotowoltaiką i jak doszło do tego, że po latach spędzonych w zagranicznych instytutach badawczych i laboratoriach zdecydował się Pan na powrót do Wrocławia, a teraz postawił na realizację własnego, startupowego przedsięwzięcia w ramach spółki XTPL?

Dr Filip Granek: – Badaniami w zakresie fotowoltaiki zajmuję się od 15 lat. Studiowałem na Politechnice Wrocławskiej i tam w laboratorium fotowoltaicznym dr Żdanowicza zafascynowało mnie to, że materiał wystawiony na słońce zaczyna produkować prąd. Inżynieria materiałowa i fizyka stojące za tym efektem wydawały mi się z jednej strony proste, a z drugiej strony fascynujące. Zrobiłem w tym obszarze pracę dyplomową, wyjechałem za granicę – najpierw do Holandii, potem do Niemiec, Australii, Chin. W sumie w zagranicznych jednostkach naukowych pracowałem 10 lat. W tamtym momencie fotowoltaika wciąż była za droga, istniała i wciąż istnieje potrzeba udoskonalania ogniw słonecznych i obniżania ich kosztów.  

REKLAMA

W moich pracach naukowych byłem zaangażowany – najpierw jako współpracownik, a później jako osoba kierująca badaniami – we współpracę z przemysłem fotowoltaicznym, starając się pracować właśnie nad tymi wyzwaniami (obniżenie kosztów produkcji oraz poniesienie wydajności ogniw). Pojawiały się firmy niemieckie, później również azjatyckie, które szukały innowacji dla swoich linii produkcyjnych. Brałem udział w tych projektach, a największą inspiracją było dla mnie doprowadzenie nowych rozwiązań technologicznych do wdrożenia do produkcji. Wtedy jednak moja rola się kończyła – wracałem do laboratorium, aby szukać nowych rozwiązań.

Dwa lata temu na jednym ze szkoleń naukowych poznałem dr inż. Zbigniewa Rozynka. Zajmował się on innymi zagadnieniami, które zainspirowały mnie do zastosowania pewnych mechanizmów – którymi się zajmował – do potrzeb rynkowych i technologii, które ja znam bardzo dobrze. I tu się zaczęła historia spółki XTPL. Jesteśmy we dwóch filarami naukowymi tego przedsięwzięcia. Od samego początku nie chcieliśmy tworzyć wokół naszego pomysłu prac czysto naukowych, ale rozwijać pomysł niezależnie, bowiem ma on duży potencjał komercyjny. Do tej wizji udało nam się przekonać Sebastian Młodzińskiego, który nie jest naukowcem, ale ma wieloletnie doświadczenie biznesowe. Stworzył już niejeden dobrze działający biznes.

Aby nasz pomysł zrealizować niezależnie, potrzebowaliśmy małego laboratorium i środków, dlatego zaczęliśmy organizować finansowanie w ramach pierwszej, zalążkowej rundy. Udało się przekonać prywatnego inwestora, anioła biznesu Konrada Pankiewicza, który ma już na koncie duże sukcesy biznesowe i interesuje się technologicznymi startupami. Zainwestował w nas też fundusz zalążkowy z Pomorza – Platinum Seed. Mieliśmy zatem pomysł, ludzi i finansowanie w pierwszym etapie. Potem przyszła żmudna praca, która doprowadziła do pozytywnej weryfikacji pomysłu – nasza technologia w laboratoryjnej skali zadziałała.

Jaki będzie kolejny krok spółki XTPL?

– Kończymy właśnie zgłoszenie patentowe, nad którym pracujemy z londyńską kancelarią z bardzo dużym doświadczeniem w interesującym nas obszarze. Prawnicy pomogą nam przygotować nie tylko bardzo dobry patent, ale i strategię patentowania na kolejne lata.

Które kraje są kluczowe, jeśli chodzi o patentowanie?

– Patentowanie zawsze zaczyna się od jednego kraju, później dochodzą kolejne. Kluczowa jest decyzja, które rynki są interesujące dla spółki. W naszym wypadku wybraliśmy te obszary, w których fotowoltaika będzie mieć znaczenie, a zatem Amerykę Północną, Unię Europejską, Indie, Chiny, Koreę Południową, Australię. To kraje rozwinięte gospodarczo, z dużym potencjałem w zakresie fotowoltaiki.

Jak teraz patrzą na was potencjalni inwestorzy?

– Jesteśmy dziś w momencie zwrotnym. Mamy zespół, energię i zweryfikowany laboratoryjnie pomysł oraz pozytywne sygnały od rynku, świadczące o zainteresowaniu naszą technologią.

Obecnie prowadzimy rozmowy z funduszami inwestycyjnymi oraz z prywatnymi inwestorami zainteresowanymi wspieraniem innowacyjnych spółek na wczesnym etapie ich rozwoju. W najbliższej perspektywie chcemy pozyskać środki na przejście z naszą technologią z poziomu pozytywnej weryfikacji głównych założeń technologicznych na poziom gotowości wdrożenia jej do masowej produkcji.

Potencjalni krajowi i zagraniczni klienci, których pytaliśmy o zainteresowanie naszym przyszłym produktem, wyrazili duży entuzjazm. Jednak zanim zaczniemy sprzedawać naszą technologię, musimy – i sygnalizują nam to także sami zainteresowani – pozytywnie przeprowadzić XTPL ze skali laboratoryjnej do poziomu gotowości do wdrożenia. To jest teraz nasz cel, a entuzjazm potencjalnych klientów bardzo nas motywuje i ukierunkowuje nasze wysiłki na osiągnięcie tego celu jak najszybciej.

Co w tej chwili generuje wasze koszty? Czy możecie je obniżyć korzystając z bogatej i pobliskiej infrastruktury badawczej wrocławskiego EIT+, w którym zresztą prowadził Pan wcześniej badania?

– Do tej pory wydawaliśmy pieniądze głównie na zakup tej części infrastruktury, którą musieliśmy zbudować, żeby zweryfikować naszą metodę, a także na pracę zespołu, który nad nią pracował. W pierwszym okresie bardzo blisko pracowaliśmy z jednostkami naukowymi, głównie z EIT+. Przez ostatnie cztery lata byłem związany z EIT+, dlatego znam dobrze tę jednostkę, jej unikalny sprzęt i kompetencje zespołu, wiem, jakie ma mocne strony. EIT+ naprawdę myśli o tym, jak wspierać przedsiębiorców. Od środka widziałem myślenie nie tylko naukowe, ale i biznesowe.

Ponieważ teraz chcemy uprzemysłowić technologię XTPL, musimy wyjść z tego naszego małego, garażowego laboratorium do większych przestrzeni. Rozmawiamy o tym z EIT+. Oczywiście potrzebujemy środków, żeby za ten wynajem zapłacić.

W dalszym etapie musimy zbudować już bardzo profesjonalne urządzenie. Większa część pieniędzy zostanie przeznaczona na aparaturę i pracę większego zespołu gromadzącego w sobie różne kompetencje. W jego skład wejdą informatycy, elektronicy, inżynierowie materiałowi, fizycy, chemicy, którzy od strony nanotechnologii podejdą do tego, co robimy. Ten zespół musi mieć odpowiednie warunki do pracy nad projektem.

Dzięki inwestycji w ludzi i sprzęt będziemy mogli zbliżyć się do fazy wdrożeniowej technologii i rozpocząć zaawansowany dialog z potencjalnymi odbiorcami.

Jaki model biznesowy XTPL chce wdrożyć już na etapie komercjalizacji?

– Jako spółka inżynieryjna chcemy się skupić nie tyle na produkcji, ile na pomaganiu tym, którzy produkują. Chcemy zarabiać na opłatach licencyjnych za udostępnianie naszej technologii producentom m.in ogniw słonecznych. Nasza strategia przewiduje, że część przychodów będziemy reinwestować w dalsze badania, które mogą ulepszyć nasz produkt. Jednocześnie możemy szukać innych obszarów zastosowań dla naszej technologii, także poza fotowoltaiką. Jesteśmy otwarci na różne joint-venture przy konkretnych rozwiązaniach.

Czyli potencjalny klient to producent ogniw fotowoltaicznych. Czy będzie to producent ogniw krystalicznych czy cienkowarstwowych?

– Uważamy, że nasza idea najszybciej sprawdzi się w ogniwach cienkowarstwowych – takich jak CIGS-y, CdTe, krzem amorficzny czy też innych przyszłościowych rozwiązaniach – barwnikowych, perowskitowych, opartych na kropkach kwantowych. To są rozwijające się dynamicznie rozwiązania materiałowe, których jeszcze nie ma na rynku, ale nawet w Polsce są firmy bardzo nimi zainteresowane. Bardzo ciekawe przykłady takich innowacyjnych technologicznie producentów ogniw słonecznych to ML System, Saule Technologies czy FreeVolt. ML System przygląda się takim nowym materiałom. Jest też firma Saule Technologies, która zajmuje się ogniwami perowskitowymi.

Czy prowadzone przez Saule Technologies i Olgę Malinkiewicz badania nad perowskitami dają szansę na synergię w połączeniu z Państwa rozwiązaniem? 

– Rozwiązanie XTPL może być jedną z części składowych ogniw perowskitowych. Jeśli firmy rozwijające perowskitowe lub inne nowoczesne ogniwa słoneczne byłyby zainteresowane wdrożeniem do swojej technologii naszego rozwiązania, możemy pomóc, bo nie jesteśmy dla siebie konkurencją.

Na ile atrakcyjna jest dla was technologia fotowoltaiki organicznej?

– Organiczna fotowoltaika jest ciągle na etapie dużych wyzwań. Kluczowa jest tu wciąż ograniczona wydajność i kwestie stabilności długookresowej. Technologia ciągle się jednak rozwija – nie zatrzymała się na jakimś poziomie. Ostatnio dobre wyniki pokazywała niemiecka firma Heliatek.

Ciekawe jest, że mimo dominacji fotowotlaiki krystalicznej znajdują się inwestorzy, którzy inwestują w takie niszowe technologie. W Heliatek zainwestował choćby Bosch.

– I to niemałe środki. Heliatek pochłonął już pewnie kilkadziesiąt milionów euro. Firma ma jednak już linie produkcyjne. Dziś to nie jest spółka typu R&D, tylko fabryka z bardzo dużym i doświadczonym zespołem pracującym nad technologią.

Dlaczego inwestorzy interesują się takimi nowoczesnymi technologiami fotowoltaicznymi? Z jednej strony myślą, że w przyszłości nowe generacje ogniw będą przejmować rynek. Z drugiej widzą też niszowe zastosowania, które wymagają, aby moduł był elastyczny, miał ciekawy kolor, czy był częściowo przeźroczysty i tym samym znalazł zastosowanie np. w nowoczesnej architekturze. To oczywiście nie jest duży rynek, ale już globalna nisza na poziomie np. 1 mld euro i stanowi wartość, o którą można się bić.

Warto pamiętać o tym, że ludzie poszukują po prostu najtańszych rozwiązań. Nie wszystkie mają szansę znaleźć zastosowanie w codziennym życiu, ale dzisiaj chyba nikt nie jest w stanie powiedzieć, czy najlepszym w przyszłości rozwiązaniem dla fotowoltaiki będą perowskity, kropki kwantowe czy ogniwa barwnikowe albo jeszcze inne. To jest to ryzyko technologiczne, które wszyscy ponoszą, będąc w tym wyścigu. Osobiście nie byłbym gotów powiedzieć, że któraś z tych technologii nie ma szans.

REKLAMA

A która z tych technologii jest Pana zdaniem najbardziej obiecująca?

– Dzisiaj dużo mówi się o materiałach perowskitowych. Perowskity są dalej na poziomie eksploracji laboratoryjnych. Tysiące ludzi się im teraz przygląda, ale naukowcy muszą wykazać ich trwałość i wydajność. Sprawność na poziomie 20 proc. na powierzchni wielkości główki od szpilki jest ważna, ale prawdziwym wyzwaniem jest przeskalowanie tego sukcesu na większą powierzchnię. Do tego dochodzą wyzwania związane z trwałością czy zastąpieniem ołowiu, który występuje w najbardziej obiecujących perowskitach, a regulacje unijne do końca go nie dopuszczają.

Z drugiej strony jest to technologia bardzo obiecująca i wywołująca duży optymizm naukowców. Tak szybki wzrost rekordów sprawności w ostatnich latach robi wrażenie na każdym. Ja kibicuję firmom ML System oraz Saule Technologies. Wydaje się, że za wiele takich inicjatyw na świecie jeszcze nie ma i gdyby te przedsięwzięcia się powiodły, nagroda byłaby ogromna. Oby więcej w Polsce takich spółek, które rozwiązują globalne problemy.

Na czym może polegać ta wartość dodana, którą zaoferujecie producentowi ogniw czy modułów fotowoltaicznych?

– Ogniwo słoneczne składa się z wielu warstw. Każda warstwa ma inną funkcję. U góry jest warstwa, która musi zabierać prąd z ogniwa słonecznego, a jednocześnie musi być przezroczysta, aby do ogniwa trafiło jak najwięcej światła. Obecnie, aby to osiągnąć, zacieniamy część ogniwa.

Nasza technologia pozwala wytworzyć warstwę bardzo transparentną, a jednocześnie bardzo dobrze przewodzącą prąd. Chcemy, aby do ogniwa weszło więcej słońca niż do tej pory , a wychodzący prąd napotykał jak najmniejszy opór elektryczny, przez co wydajność ogniwa wzrasta.   

Naszym celem jest pomoc producentom w podniesieniu wydajności i w obniżeniu kosztu. Nie stawiamy na konkretną technologię ogniw i nie decydujemy, czy to będzie barwnik, perowskit czy inny materiał. Pomożemy tym, którzy będą chcieli z nami współpracować.

Obecnie tą funkcję w tradycyjnych krzemowych ogniwach spełnia srebro. Producenci ogniw krzemowych mówią o potrzebie jego zastąpienia, aby obniżać koszty. Czy to jest szansa dla waszej technologii?

– Widzimy, że nasza technologia jest łatwiejsza do adaptacji w ogniwach cienkowarstwowych. Będziemy też oczywiście rozmawiać z producentami ogniw krzemowych, ale tam jest potrzebny jeszcze jeden pośredni krok, aby zastosować naszą technologię. Czyli nasza gotowość do wejścia na ten rynek pojawi się chwilę później.

Srebro w ogniwach krzemowych jest bardzo drogie i zacienia ogniwo. Na pewno będziemy rozmawiać z producentami ogniw krzemowych. Poznałem ich, gdy pracowałem w instytucie Fraunhofer ISE i kierowałem grupą badawczą realizującą projekty m.in. z producentami SolarWorld, REC Solar i innymi.

My jednak mamy apetyt najpierw na ogniwa cienkowarstwowe. O ile producenci ogniw cienkowarstwowych bardzo dobrze rozumieją zalety naszego rozwiązania i bardzo łatwo są sobie w stanie wyobrazić, na czym polegałaby modyfikacja procesu produkcyjnego, o tyle w obszarze krzemowym jest to jeszcze trochę bardziej skomplikowane.

Dlatego w pierwszej kolejności chcemy wejść na rynek ogniw cienkowarstwowych, który jest dla nas łatwiejszy, tam zdobyć przyczółek i sprzedać pierwsze licencje. Nasi inwestorzy będą tego oczekiwać.

Czy wasze rozwiązanie znajdzie zastosowanie także poza fotowoltaiką?

– Tak, może być wykorzystane np. w wyświetlaczach dotykowych. Rynek zastosowań jest większy od rynku fotowoltaiki. 

Ile czasu dajecie sobie na dojście do sprzedaży pierwszych licencji?

– Dwa i pół roku, licząc od momentu, w którym pozyskamy pieniądze. W tym czasie chcemy zrobić dwie rzeczy – z jednej strony przygotować rozwiązanie, aby było gotowe do wdrożenia, z drugiej przekonać firmy, aby zechciały kupić naszą licencję. To jednak są duże korporacje i mają swoje procesy decyzyjne. Musimy zatem osiągnąć gotowość technologiczną i wejść w dialog z tymi firmami. A to potrwa. Dlaczego? Wyobraźmy sobie taką sytuację. Firma X powie, że choć bardzo podobają jej się nasze wykresy, chciałaby zobaczyć naszą technologię na tysiącu swoich próbek. Przyśle nam te próbki, a my będziemy nad nimi pracować, aby udowodnić firmie, że technologia, którą proponujemy, działa, jest skalowalna i prezentuje się dobrze nie tylko w broszurach reklamowych. Takie pracochłonne działania pozwolą nam dojść do pierwszych pilotażowych wdrożeń. Pierwsze wdrożenia będa miały mniejsza skalę, żadna duża firma nie zaryzykuje bowiem przejścia na nowe rozwiązanie zbyt szybko w dużej skali.

W ciągu dwóch i pół roku chcemy doprowadzić do podpisania pierwszych umów licencyjnych, które wygenerują dochód, ale zdobywanie coraz większych części rynku będzie trwało kolejne lata.

Jakie są zalety waszej technologii w porównaniu do rozwiązań, które są teraz dostępne na rynku?

–  Wiemy, że warstwa, nad którą pracujemy, musi być przeźroczysta i przewodzić prąd. Dzisiaj w dużej mierze uzyskuje się takie parametry, stosując rozwiązania oparte na indzie, który jest pierwiastkiem rzadkim. Jego podaż jest kontrolowana przez Chiny, co wpływa na niestabilność cenową. Ten materiał jest ponadto średnio transparentny i średnio przewodzi. Mógłby być wystarczająco dobry na obecne potrzeby, ale jest coraz większa presja na niższe ceny ogniw słonecznych. Na rynku pojawiła się zatem potrzeba czegoś bardziej transparentnego i lepiej przewodzącego. Dużo ludzi w branży rozumie, że tlenek indowo-cynowy (ITO) przestaje być atrakcyjny, stąd poszukiwania alternatyw. Nasze rozwiązanie jest taką alternatywą. 

Naszą przewagą nad konkurencją jest to, że zastępujemy ITO taką drobną siateczką linii metalicznych, które pozwalają osiągnąć bardzo wysoką transparentność oraz bardzo dobre przewodzenie elektryczne.

Czym to rozwiązanie różni się od stosowanych obecnie linii, które zbierają energię z ogniw?

– Proszę sobie wyobrazić, że my tworzymy taką siateczkę drucików – w naszym przypadku srebrowych, a dopiero za parę lat miedzianych, które są 100-krotnie węższe od ludzkiego włosa. W tradycyjnych rozwiązaniach te linie mają około 80 mikrometrów, czyli są mniej więcej 2 razy grubsze od ludzkiego włosa. My mamy opracowaną technologię, na razie w skali laboratoryjnej, jeszcze nie przemysłowej, dzięki której możemy wyprodukować linie o szerokości pojedynczych mikrometrów. Mamy też pierwsze sygnały, które pokazują, że możemy zejść poniżej 1 mikrometra, czyli wejść w bardzo atrakcyjną skalę nanometrów.

To jest już linia, przy której światło przestaje się od niej odbijać. Ta linia przewodzi prąd, ale światło przez nią przechodzi, dzięki czemu nie tracimy transparentności. W XTPL chcemy uzyskać najlepszą transparentność, praktycznie najniższą w klasie rezystancji. W dodatku nasze druciki mają powstawać metodą, która nie jest skomplikowana. Obecnie da się wytworzyć struktury, o jakich mówię, ale bardzo złożonymi metodami. Na przykład procesory w telefonach i komputerach posiadają jeszcze drobniejsze struktury, ale do ich wytworzenia używa się bardzo zaawansowanych technologii, które powodują, że mały chip kosztuje np. 10 dolarów. Nam zależy na tym, aby ogniwo słoneczne kosztowało jak najmniej, więc nie możemy sobie pozwolić na stosowanie tak skomplikowanych procesów. Naszą przewagą jest to, że używamy w miarę prostej metody, która jednak pozwala na uzyskanie bardzo dużej precyzji. Sprawdziliśmy to w warunkach laboratoryjnych, za chwilę będziemy mieć zgłoszenie patentowe – to nam pozwala otwarcie rozmawiać z producentami.

Także producentami z Polski?

– Oczywiście bardzo byśmy chcieli, aby nasza technologia  została wdrożona w kraju. Zdajemy sobie jednak sprawę, że polscy producenci nie mają gigawatowych fabryk, a to oznacza, że będziemy musieli szukać wdrożenia także za granicą. Oczywiście producenci oczekują tego, żeby nasze rozwiązanie działało w skali przemysłowej. Naszym zadaniem na dziś, które musimy wykonać we współpracy z inwestorami, jest zatem przejście do kolejnego etapu gotowości technologicznej.

W praktyce musicie więc dojść do etapu małej linii produkcyjnej?

– Tak to musi być taka mała linia produkcyjna. Nie potrzebujemy do tego hali produkcyjnej, takie urządzenie możemy zbudować w laboratorium. Musi ono pozwolić na zadrukowanie powierzchni wielkości kafelka, abyśmy mogli przekonać producenta i sprawdzić na jego ogniwach nasze rozwiązanie, udowadniając, że ono działa nie tylko w małej skali, ale także w takiej półprzemysłowej.

Gdy osiągniemy ten poziom, będziemy mogli wybrać różne drogi rozwoju. Dziś chcemy skupić się  głównie na modelu licencyjnym – firmy wdrażające naszą technologię będą nam płacić regularne wynagrodzenie. To dosyć częste rozwiązanie w przypadku małych spółek technologicznych. Często zdarza się też, że małe spółki, gdy zaczynają być już blisko rynku, są przejmowane przez większe. To także jeden ze scenariuszy – ten, na którym nie opieramy naszej strategii, ale też go nie wykluczamy.

Gdy pracowałem za granicą, miałem kolegów, którzy odchodzili i zakładali startupy – czy w Dolinie Krzemowej, czy w Europie – i chcieli iść drogą sprzedaży licencji. W większości przypadków kończyło się to jednak przejęciami przez większych graczy rynkowych i oni się z tym nie kłócili – ten model też był dla nich korzystny. Duzi gracze przejmują małych, bo ci mali mają coś, czego oni nie mają. Nie można się na to obrażać. Dla nas to też jakaś ewentualność, na której jednak nie opieramy głównej strategii. 

Koniec części I.

Link do II części wywiadu z dr Filipem Grankiem, współtwórcą spółki XTPL.

gramwzielone.pl