Wybitni polscy naukowcy młodego pokolenia opracowują przełomową technologię wytwarzania ultracienkich linii przewodzących prąd elektryczny. Komercjalizacją wynalazku zajmuje się spółka XTPL.

 
Projekt zakłada stworzenie transparentnych optycznie i przewodzących elektrycznie warstw TCF (z ang. transparent conductive films). Te ultracienkie warstwy nowej generacji znajdą szerokie zastosowanie w elektronice: głównie w wyświetlaczach LCD, cienkowarstwowych ogniwach słonecznych i ekranach dotykowych.

W kilkuosobowym zespole badawczo-rozwojowym najbardziej znani są dwaj fizycy z wieloletnim międzynarodowym doświadczeniem i jednocześnie pomysłodawcy nowej technologii: Filip Granek i Zbigniew Rozynek. Ich nazwiska są cenione zarówno w kraju, jak i za granicą, są autorami wielu publikacji, a teraz – co nie jest częste w Polsce – zajmują się tworzeniem twardej technologii w zakresie nanotechnologii.

Nowa, przełomowa technologia sprawi, że produkcja będzie kosztowała mniej, a same produkty staną się bardziej wydajne – warstwy TCF będzie można stosować na elastycznych powierzchniach.

Więcej o zaletach mówi dr Filip Granek: – Dziś w ogniwach i wyświetlaczach wykorzystywany jest szeroko pierwiastek ind – w postaci tlenku indowo-cynowego (ITO) stosowanego jako tzw. przezroczysta elektroda. Niestety, ITO ze względu na krystaliczną strukturę, traci swoje własności podczas wyginania. Nie pozwala to na zastosowanie go w nowoczesnych elastycznych produktach spełniających wymagania rynku i odbiorców. Dodatkowo cena indu jest wysoka i zmienna, a globalne zasoby w znaczącym stopniu kontrolowane są przez jeden kraj – Chiny. Nasz wynalazek ma zastąpić ind. Wprowadzenie warstw przewodzących nowej generacji, nad którymi pracujemy, pozwoli światowym producentom na uniezależnienie się od niepewnego rynku indu. Innymi słowy będzie taniej, efektywniej i wygodniej, co odczują użytkownicy, którzy dostaną do rąk jaśniejsze wyświetlacze o coraz większych przekątnych ekranu i wydajniejsze panele fotowoltaiczne.

Filip Granek i Zbigniew Rozynek zrezygnowali z kontraktów zagranicznych, a ten pierwszy także z etatu w jednostce naukowej, aby poświęcić swój czas i energię na rozwój technologii. Zespołowi udało się osiągnąć pierwszy z zakładanych celów – uzyskanie możliwości kontrolowania procesu drukowania szlaków przewodzących, kilkudziesięciokrotnie mniejszych od dostępnych na rynku. Proces potwierdzono w warunkach laboratoryjnych:

Udało nam się opracować metodę, dzięki której wytworzyliśmy przewodzące prąd elektryczny linie metaliczne w procesie technologicznym, który może być skalowany i uprzemysławiany. Sam proces technologiczny jest bardzo innowacyjny, co wynika z jego interdyscyplinarnego charakteru, obejmującego obszary nanotechnologii, fizyki ciała stałego, chemii nieorganicznej, inżynierii materiałowej i elektroniki.

W prace zaangażowanych było wiele osób o tak szerokim spektrum kompetencji, co uważamy za jeden z największych naszych sukcesów. Do dziś uzyskaliśmy przewodzące linie w zakresie  1 do 5 mikrometrów. Dalsze prace i optymalizacja procesu doprowadzi do zmniejszenia szerokości tych linii do wielkości znacząco poniżej 1 mikrometra, dzięki czemu technologia wejdzie w bardzo atrakcyjny do wielu zastosowań zakres nanometrów. Dla porównania standardowo wykorzystywane techniki druku nanomateriałów, takie jak np. sitodruk lub druk cyfrowy, pozwalają na uzyskanie szerokości linii przewodzących w zakresie 50-100 mikrometrów – wyjaśnia Filip Granek.

Nowa metoda oznacza przełom w produkcji urządzeń elektronicznych.

Możemy sobie wyobrazić jednoczesną redukcję kosztów ogniw słonecznych oraz zwiększenie ich wydajności, co pozwoli na ich dalsze umasowienie. A to oznacza, że na polskich – i nie tylko – dachach będzie coraz więcej paneli słonecznych. Jednocześnie konsumenci elektroniki RTV mogą liczyć na bezproblemowe skalowanie obrazu na coraz większe rozmiary ekranów – tłumaczy dr Zbigniew Rozynek. I dodaje: Z czasem będziemy sprzedawać licencje na opatentowaną technologię, dziś jednak skupiamy się na badaniach oraz pozyskaniu kapitału na komercjalizację. Badania, które przeprowadziliśmy do tej pory, pokazują, że mamy do czynienia z przełomową technologią. Dalsze jej opracowanie wymaga, jak to zwykle bywa, nakładów finansowych. Właśnie rozpoczęliśmy pozyskiwanie kapitału w drugiej rundzie finansowania.

Wniosek patentowy

Od samego początku prace nad technologią są prowadzone w ramach spółki XTPL, istniejącej od czerwca 2015 r. Spółka rozpoczęła proces uzyskania patentu. Wniosek patentowy został złożony na początku marca 2016 r. Przy jego przygotowywaniu intensywnie współpracowano ze znaną londyńską kancelarią patentową, mając na celu szerokie zabezpieczenie własności intelektualnej i zwracając uwagę na możliwości wykorzystania nowej technologii nie tylko w branżach związanych z ogniwami słonecznymi czy wyświetlaczami, ale także w innych obszarach zastosowań.

Polscy inwestorzy poszukiwani

W kwietniu 2016 r. XTPL przekształci się w spółkę akcyjną i dokona pierwszej emisji akcji. Planuje dać pierwszeństwo polskim inwestorom, chce także, aby technologia została w kraju. Jesteśmy zdeterminowani, aby w pierwszej kolejności współpracować z istniejącymi krajowymi producentami i firmami z tego obszaru. Po to nasi fizycy wrócili kilka lat temu do Polski i rozpoczęliśmy prace nad technologią tu, na miejscu, aby stworzyć polską technologię dającą przewagę rodzimym przedsiębiorcom. Zrobimy wszystko, aby doprowadzić do wdrożeń w Polsce. Oczywiście wiele w tym względzie zależy od tego, czy uda nam się w kraju pozyskać finansowanie – mówi Sebastian Młodziński, prezes zarządu XTPL.

Rozmowy prowadzone są z każdym, kto jest zainteresowany inwestycją. Obecnie – z funduszami inwestycyjnymi oraz z prywatnymi inwestorami, skupiającymi się na wspieraniu innowacyjnych spółek na wczesnym etapie ich rozwoju. W najbliższym czasie XTPL zamierza pozyskać środki na przejście z opracowywaną technologią z poziomu pozytywnej weryfikacji głównych założeń technologicznych, na poziom gotowości wdrożenia jej do masowej produkcji.

Finansowanie i dalsze prace nad technologią

W pierwszym kwartale 2016 r. XTPL planuje pozyskać 4,8 mln zł. Środki te zostaną przeznaczone na podniesienie poziomu gotowości technologicznej opracowanej dotychczas metody wytwarzania ultracienkich linii przewodzących do poziomu IX2. W  latach 2016-2019 prowadzone będą prace, które zostaną ukierunkowane na uzyskanie stabilności, powtarzalności i szybkości procesu oraz jego skalowania na większe powierzchnie.

Naukowcy potrzebują jeszcze 2,5 roku na przeskalowanie technologii z poziomu laboratoryjnej weryfikacji do poziomu gotowości do masowego zastosowania. Podpisanie pierwszych umów licencyjnych, obejmujących pilotażowe wdrożenia, jest zakładane na 2018 r.

Jako że technologia, nad którą pracują naukowcy z XTPL, jest bardzo złożona, planowane jest powiększenie zespołu naukowo-badawczego. A ten już teraz charakteryzuje się interdyscyplinarnym zestawem kompetencji, obejmującym: fizykę ciała stałego, chemię nieorganiczną, inżynierię materiałową, nanotechnologię, elektronikę i matematykę. Obecnie poszukiwani do współpracy są  specjaliści od fizyki, chemii i elektroniki. Proces rekrutacyjny będzie trwał kilka miesięcy.

Otoczenie rynkowe

Wartość globalnego rynku warstw TCF wyniosła w 2013 roku 1,9 mld USD. Prognozy pokazują, że wartość ta będzie rosła na poziomie 19% rocznie, zatem do 2020 r. będzie to już 5,9 mld USD. W raporcie „Transparent Conductor Markets: 2014-2021”, opracowanym przez NanoMarkets Company w 2014 r. oszacowano, że przychody generowane ze sprzedaży ITO osiągną swoje maksimum w 2018 r. przy wartości na poziomie 2,8 mld USD, kiedy to zaczną pojawiać się alternatywy. Oznacza to, że nie tylko występuje zapotrzebowanie na nowe rozwiązania, ale również, że moment wejścia na rynek jest odpowiedni, co jest szczególnie ważne w przypadku nowych, przełomowych technologii.

XTPL szacuje, że jest w stanie osiągnąć udział w światowym rynku na poziomie 10%.

Konkurencja

Z uwagi na rozmiar globalnego rynku warstw TCF, na świecie istnieje już kilka firm (start-upów na wczesnym etapie rozwoju), które rozwijają technologie nowej generacji. Firmy te również koncentrują się na otrzymaniu warstw o jak najwyższym parametrze T (transmisja optyczna) i najniższym parametrze Rsh (rezystancja powierzchniowa), przy zachowaniu niskich kosztów ich wytwarzania.

Wysiłki konkurencji XTPL skupiają się na czterech typach warstw TCF: nanodrutach srebra, siatkach metalicznych, nanorurkach węglowych oraz polimerach przewodzących. Podstawową przewagą konkurencyjną XTPL są znacznie lepsze parametry warstwy przewodzącej, a także tańszy proces produkcji, w porównaniu do rozwiązań alternatywnych.