Etna Valley, quali i vantaggi per il fotovoltaico?

Lo scorso aprile il progetto Etna Valley ha fatto di nuovo parlare di sè poichè è stata approvata la linea pilota per la microelettronica, un progetto che rientra tra quelli approvati dal Governing Board del programma Chips Joint Undertaking con l’obiettivo di rafforzare la leadership tecnologica europea nel settore dei semiconduttori.

L’iniziativa, coordinata dal Cnr e finanziata con oltre 360 milioni di euro, prevede l’insediamento nell’area catanese di una Linea Pilota per la microelettronica di potenza. Spinta dalla domanda “Quanto sarà importante per la componentistica del fotovoltaico lo sviluppo dell’Etna Valley?”, su cui ciclicamente vengono posti i riflettori, pv magazine Italia ha intervistato Vittorio Privitera, direttore dell’Istituto per la microelettronica e i microsistemi (Imm) del Cnr di Catania.

La premessa tecnologica è questa: “La conversione di potenza elettrica nelle sue varie forme, AC a DC, DC ad AC, DC a DC, è generalmente ottenuta mediante tecniche di switching elettronico. Quest’ambito sta vedendo un enorme sviluppo grazie alle rinnovabili e le smart grid, alle tecnologie per la decarbonizzazione e la mobilità e alla sinergia tra elettrificazione e mobilità. Tutti contesti che richiedono nuova elettronica di potenza, migliore e più avanzata, con tensioni di blocco più alte, minore dissipazione di energia e frequenze di switching più alte. Il settore è stato tradizionalmente dominato dalla elettronica di potenza in silicio, ma il mercato sta rapidamente cambiando in questi anni”.

Vittorio Privitera, direttore dell’Istituto per la microelettronica e i microsistemi (Imm) del Cnr di Catania

pv magazine Italia: che impulso ci sarà per lo sviluppo di nuovi componenti elettronici?
La nuova iniziativa sulla linea pilota a Catania dedicata ai semiconduttori ad ampio intervallo di banda (WBG) può produrre un grande impulso sullo sviluppo di nuovi componenti elettronici di potenza. Grazie all’ampio intervallo di banda, i MOSFET di potenza in SiC e GaN hanno grandi margini di miglioramento della resistenza in stato acceso (Ron) e nella tensione di blocco. L’intervallo di banda più ampio implica un campo di rottura 10 volte maggiore del silicio, il che consente di diminuire Ron e capacità di uscita a parità di tensione di blocco rispetto ai MOSFET in silicio della stessa classe di tensione. Queste caratteristiche si possono tradurre in convertitori DC-DC e inverter molto più efficienti e compatti.

Cosa comporterà per il settore del fotovoltaico?
In generale, lo sviluppo di nuovi processi e di dispositivi basati sui semiconduttori ad ampia banda proibita, quali il SiC ed il GaN, troverà applicazione nello sviluppo di sistemi per la conversione di energia più efficienti per le tecnologie del fotovoltaico, ad esempio inverter. Tuttavia, l’effettiva realizzazione di queste nuove componenti richiede la soluzione di numerosi problemi tecnologici, e la nuova iniziativa sulla linea pilota per la ricerca su semiconduttori WBG potrà contribuire significativamente a raggiungere questi obiettivi.

Facendo un passo indietro, qual è la genesi dell’Etna Valley?
Le attività sul SiC sono nate a Catania alla fine degli anni ’90 con il contributo alla ricerca di base dell’Università di Catania. Successivamente, con lo sviluppo dei primi prototipi di dispositivi (Diodi Schottky) presso il CNR-IMM di Catania nei primi anni duemila è stato possibile un graduale trasferimento tecnologico di alcune attività presso la STMicroelectronics, sfociato nel giro di pochi anni nella commercializzazione dei primi dispositivi. Negli stessi anni è iniziata una collaborazione molto stretta con la LPE che ha portato allo sviluppo di nuovi reattori epitassiali e nuovi processi di crescita di questo materiale, permettendo una notevole riduzione dei difetti cristallografici ed un conseguente aumento della resa dei dispositivi. Inoltre a partire dal 2004, sempre presso il CNR-IMM, sono nate le prime attività di ricerca sul GaN che hanno portato allo sviluppo delle tecnologie abilitanti per dispositivi di potenza ed RF. Oggi, il CNR-IMM vanta competenze riconosciute a livello internazionale sui materiali, processi, dispositivi basati su SiC e GaN.

Come è nato il progetto della linea pilota?
Nell’ambito del programma europeo Chips Act, il pacchetto legislativo approvato dalla Commissione Europea per incentivare la produzione di semiconduttori a livello europeo, con il sostegno di MIMIT, MUR e MEF. I partner italiani sono il CNR, che coordina il progetto, FBK, la Fondazione Chips-it e il consorzio IUNET, a cui si aggiungono prestigiosi partner europei di Francia, Germania, Svezia, Polonia, Austria e Finlandia. Il progetto rientra tra i quattro approvati in Europa nell’ambito del Chips Act. L’iniziativa è fortemente sostenuta dal Governo italiano e dalla Regione Siciliana, che contribuiranno al finanziamento del progetto Linea Pilota del valore complessivo di circa 230 milioni di euro. Nell’Etna Valley nascerà quindi la nuova Linea Pilota di microelettronica avanzata per lo sviluppo di tecnologie innovative nel campo della mobilità elettrica e delle telecomunicazioni

Quali passi sono stati fatti fino ad ora?
Il progetto è stato presentato entro la scadenza del 29 febbraio ed è stato valutato con un punteggio di 89/100. Attualmente sono in corso i contatti con la Commissione Europea per l’avvio del progetto entro il 2024.

Quali gli ostacoli principali?
Il progetto dura 5 anni ed in questo breve periodo bisogna costruire un nuovo laboratorio estremamente avanzato con due clean-room per la crescita dei materiali e lo sviluppo dei processi di realizzazione dei dispositivi innovativi. Inoltre, dovranno essere assunti e formati dei ricercatori che dovranno poi gestire questa nuova struttura. Sarà fondamentale un lavoro di squadra delle Istituzioni e dei partner scientifici per il comune successo dell’operazione. Se le azioni saranno sinergiche, gli ostacoli naturali in una operazione di così alto profilo saranno superati.

Quando pensate possa essere “operativa”?
Al termine dei 5 anni la linea dovrà essere operativa con le istallazioni di tutte le nuove attrezzature completate, le attrezzature funzionanti e il personale formato a livello altamente specialistico. Una volta operativa, le aziende piccole e grandi, le start-up, le Università ed i centri di ricerca potranno richiedere di sviluppare in questa nuova infrastruttura i loro progetti più avanzati per la realizzazione di dispositivi innovativi con semiconduttori ad alta gap proibita, quindi SiC e GaN, ma non solo.

Quali saranno i numeri a pieno regime?
La linea pilota sarà un volano di sviluppo. Già in queste prime fasi c’è un forte interesse da parte delle aziende fornitrici a essere coinvolte nel progetto per sviluppare le attrezzature di loro produzione nella linea pilota. La linea sarà inoltre un terreno fertile per lo sviluppo di nuove tecnologie richieste dall’industria dei semiconduttori. Sarà effettuata una produzione prototipale con attrezzature industriali che potrà portare nel giro di pochi anni alla realizzazione di nuovi prodotti ed aprire nuovi mercati con un notevole impatto sull’occupazione locale, ma anche europea, ed uno sviluppo di nuove aziende ad alta tecnologia.

I presenti contenuti sono tutelati da diritti d’autore e non possono essere riutilizzati. Se desideri collaborare con noi e riutilizzare alcuni dei nostri contenuti, contatta: editors@nullpv-magazine.com.