Transition énergétique: Extension de l’accord HPQ - Apollon Solar relatif au développement des briques technologiques pour une transformation verte et « Low Cost » du Silicium PUREVAP™ en Silicium Solaire

MONTRÉAL, 04 avr. 2019 (GLOBE NEWSWIRE) -- Ressources HPQ Silicium Inc. («HPQ») (TSX CROISSANCE:HPQ) (FRANKFURT:UGE) (OTC PINK:URAGF) est heureuse d'annoncer que les résultats escomptés lors de la mise en service de l’usine pilote du PUREVAP™ Réacteur de Réduction de Quartz (« RRQ »), prévue milieu 2019, motive l’extension de l’accord de développement avec Apollon Solar SAS, (« Apollon»), Société Française privée devenue, au cours des 20 dernières années, un des leaders mondiaux dans l’élaboration des briques technologiques requises pour une transformation métallurgique d’un Silicium 1 à 2 N (« MG-Si ») en Silicium Solaire (« SoG-Si »), ingrédient principal pour la conversion photovoltaïque de l’énergie solaire en électricité.

CONTINUITE DE LA VALIDATION DU POTENTIEL SOLAIRE DU PROCEDE NOVATEUR PUREVAPTM

Bernard J. Tourillon, PDG de Ressources HPQ Silicium Inc a déclaré : « L’accord de décembre 2017 avec Apollon représentait le premier jalon dans la création d’une équipe technique de classe mondiale.  Avec PyroGenesis (PYR-TSXV) et HPQ, Apollon est dédiée à l’élaboration d’une approche métallurgique « Low Cost » et verte pour la production de silicium solaire (SoG-Si).  La signature de l’extension, alors que nous prévoyons en 2019 les premières productions de Silicium PUREVAP™ de pureté 4N+ (99.99+% Si) (PVAP-Si), arrive au moment opportun alors que l’identification des briques technologiques requises pour transformer le PVAP-Si en SoG-Si a déjà commencé ».

La suite de ce communiqué utilisera la forme questions et réponses avec M. Bernard J. Tourillon, MBA, PDG de HPQ Silicium qui formulera les questions et M. Jed Kraiem, Ph.D, le directeur général d’Apollon Solar les réponses.

Q.  Bonjour M Kraiem, merci de participer a cette série de question et réponse.  Dans un premier temps pouvez-vous décrire l’expertise d’Apollon Solar dans la production métallurgique de Silicium Solaire (SoG-Si UMG)?

R.  Certainement, depuis près de 20 ans, Apollon a investi temps et argent dans la recherche et le développement  d’une filière métallurgique pour la production de Silicium solaire.  Avec le temps, nous avons forgé une place parmi les leaders mondiaux dans la définition des spécifications en impuretés du Silicium SoG et la définition et la mise au point des briques technologiques requises pour l’obtention de cellules solaires à haut rendement de conversion photovoltaïque, à partir d’un Silicium produit par procédés métallurgiques « SoG Si UMG ».  Nous comptons parmi nos succès :

• d’être la première société (est aussi la seul) à avoir fabriquer des lingots Czochralski (« Cz ») entièrement monocristallins en utilisant 100% de « SoG Si UMG » ;
• d’avoir obtenu avec l’UNSW (University of New South Wales), un Voc de 690 mV sur des plaquettes PHOTOSIL Multi standard avec une résistivité de 0.5 Ohm.cm.
• d’avoir obtenu avec l’ANU (Australian National University), un rendement de conversion max de 21.1 % avec les lingots monocristallins, un record mondial qui tient encore, et qui a été confirmé par un organisme indépendant, pour une cellule solaire faite avec « SoG Si 100% UMG ».  Et sans trahir de secret nous pouvons d’ores et déjà affirmer que ce record devrait être largement battu dans les mois à venir.

Q.  Pouvez-vous décrire les grandes différences entre une production chimique de polysilicium (procédé Siemens) et une production métallurgique de Silicium Solaire (SoG-Si UMG)?

R.  Le polysilicium était à l’origine destiné à l’industrie de la microélectronique sa pureté varie entre 9N – 11N, selon son utilisation finale.  Le procédé Siemens consiste à dissoudre du MG-Si dans de l’acide chlorhydrique pour produire un composé gazeux, le trichlorosilane sur un lit fluidisé, puis distiller ce composé gazeux et enfin le réduire en Silicium solide. Bien qu’énergivore (consommation électrique d’environ 72 kWh/kg) et potentiellement dangereux (présence de composés chlorés et de silane), ce procédé a été optimisé pour le solaire afin de produire un Polysilicium de Pureté 6N – 9N et industrialisé avec la construction d’usines gigantesques demandant des investissements très lourds. La principale raison de son développement et sa place dominante dans l’industrie jusqu'à ce jour était l’absence d’alternatives au polysilicium au début des années 2000, lors du premier boom de l’énergie solaire.  A cette époque les cellules solaires produites avec un Silicium solaire produit avec des procédés métallurgiques ne permettaient pas d’obtenir des performances similaires aux cellules produites avec du polysilicium.

Le Silicium solaire métallurgique a une pureté de 5N+, les principales impuretés sont le Bore, le Phosphore, la Carbone et l’Oxygène. Contrairement à une production chimique (Siemens ou FBR), la production de Silicium solaire par des procédés métallurgiques utilisent des procédés en phase liquide et solide. Ces procédés nécessitent au minimum 3 étapes de purification différentes (briques) pour atteindre la qualité solaire. La pureté est adaptée à l’application solaire, les investissements moins lourds et après optimisation à l’échelle industrielle les coûts (OPEX) seront nettement inférieurs. Depuis 2007, de nombreux industriels se sont lancés dans la purification  par voie métallurgique du Silicium solaire et ont démontré que les performances photovoltaïques pouvaient être similaires au polysilicium.

Sur ce point, Apollon Solar a d’ailleurs été parmi les tous premiers a démontré la possibilité d’obtenir des très hauts rendements photovoltaïques.

Q.  Peu d’industriels ont démontré un intérêt pour une production métallurgique de Silicium Solaire (SoG-Si UMG), pourquoi est-ce qu’Apollon Solar est toujours intéressé par son potentiel?

R.  Le développement d’une production métallurgique de Silicium Solaire nécessite des développements longs et coûteux. Au cours des 10 dernières années, Apollon Solar a participé au développement et à l’optimisation des briques technologiques pour purifier le Silicium métallurgique. Grâce à sa vision globale de la chaîne de valeur et surtout à son expertise photovoltaique, Apollon Solar a identifié les procédés à intégrer pour produire du Silicium solaire par voie métallurgique à bas coûts tout en étant certain d’obtenir des très hauts rendements photovoltaïques. C’est cette double compétence, métallurgique et photovoltaïque qu’Apollon Solar possède, qui fait que nous croyons à cette filière, ce qui n’est pas le cas des autres industriels qui en général n’ont qu’une des 2 compétences.

Par ailleurs, récemment trois aspects sont venus renforcer notre intérêt pour la production métallurgique de Silicium Solaire :

• La production à venir d’un Si d’une pureté 4N (PVAP-Si) à un coût similaire au Si MG traditionnel.
• La possibilité d’utiliser des plaquettes de faible résistivité (concentration en Bore et Phosphore plus élevée) pour obtenir de hauts rendements photovoltaïques grâce à la technologie cellules Passivated Emitter & Rear Cell (PERC)1.
• L’intérêt croissants des états et des consommateurs pour des modules photovoltaïques avec une faible empreinte carbone (réduction d’environ 33% des émissions de CO2 du module grâce à l’utilisation de Si solaire métallurgique).

Q.  Pouvez-vous expliquer pourquoi Apollon pense qu’une innovation comme le PUREVAP™ RRQ va permettre à la production métallurgique de Silicium Solaire (SoG-Si UMG) de rivaliser avec la production de polysilicium ?

R.  Certainement, en 2017, Apollon Solar a identifié le procédé PUREVAP™ comme un procédé métallurgique unique, basé sur une approche technologique innovante que PyroGenesis Canada Inc (« PCI ») développe avec et pour HPQ (brevet en demande détenu par HPQ).

Fondamentalement PUREVAP™ est une technologie totalement différente des procédés traditionnels de transformation du Quartz en Silicium Métallurgique (« MG-Si ») et totalement différente des procédés physico-chimiques classiques connus de purification de Silicium métallurgique (plasma, laitiers, traitements acides, alliages, et autres).

La réussite de l’industrialisation d’un tel procédé plus simple et la production d’un Silicium PUREVAP™ de pureté 4N+ (99.99+% Si) avec 1 ppmw de Bore (PVAP-Si) se traduiraient par une simplification des étapes de purification et une amélioration du rendement matière, d’où un gain significatif sur les coûts (CAPEX et OPEX).  Quoique sujet à confirmation, l’ajout des briques technologiques requises pour la transformation du PVAP-Si en Silicium Solaire Métallurgique (« SoG-Si UMG ») permettrait tout de même une réduction des coûts pouvant attendre 60% pour le CAPEX et 30% pour les « cash costs » (versus les plus récente usines construites en Chine).

Certes il y a encore du chemin pour une démonstration industrielle technico-économique mais l’innovation et le potentiel sont là, et ceci explique notre engouement à continuer notre implication dans le projet.

Q.  Pour quels types de cellule solaire est destiné le SoG-Si UMG de HPQ Solar ?

R.  La première application d’un PUREVAP™ SoG-Si UMG sera les cellules Multicristallines (p-type Al-BSF et PERC) qui représenteront environ 40% du marché en 2019 (soit environ 50 GW soit 175,000 mt/an de SoG Si).  En effet, les spécifications en impuretés sont moins contraignantes que les cellules monocristallines.

L’augmentation de la performance des cellules Mono PERC et la réduction de la consommation en Silicium qui en découle explique pourquoi les cellules monocristallines gagnent actuellement des parts de marché sur les cellules multicristallines, mais cela ne veut pas dire que le marché pour les cellules multicristallines est mort.

Le rendement potentiel d’une structure cellule Multi PERC serait d’environ 22.5%.  Les parts de marché futur du multicristallin dépendront de la vitesse à laquelle le rendement cellule progressera et ses coûts.  Historiquement toutes les avancées technologiques ont d’abord été implémentées sur le mono avant de passer au multi.  Lorsque les réductions de coûts émanant des avancés technologiques vont avoir été intégré au Multi PERC, le multi devrait regagner les parts de marché perdu au mono.  

Combiner l’augmentation des rendement cellules via l’implémentation des innovations PERC au Multi-c  et l’utilisation du PUREVAP™ SoG-Si UMG constituerait une piste pour réduire significativement les coûts du multi-c car le SoG-Si représente actuellement environ 15% des coûts d’un module.

Q.  Le SoG-Si UMG de HPQ Solar peut-il être utilisé pour produire du Si pour des cellules monocristallines industrielles ?

R.  Apollon Solar et ses partenaires ont prouvé par le passé qu’il était possible de réaliser des cellules monocristallines à haut rendement à partir de SoG-Si 100% UMG (record du monde actuel de 21.1%).  Donc cela est une possibilité qu’il faudra aussi étudier.  En effet l’écart de rendement cellules fait a partir de SoG-Si 100% UMG par rapport à des cellules solaires réalisées à partir de plaquettes de référence en polysilicium pourrait être inférieur à 1.0% absolu.

Q.  Quelle est la position d’Apollon Solar sur les pérovskites ?

R.  Les pérovskites pour applications photovoltaïques sont une innovation très récente et donc une technologie moins mature comparée au SoG-Si cristallin.  Cette technologie a fait d’énormes progrès en termes de rendement photovoltaïques au cours des dernières années et le potentiel coût/rendement de ce type de cellules est très attractif.  Cependant, deux problèmes principaux se sont dégagés :

1. Un problème de la stabilité (les cellules sont très sensibles à l’humidité); et
2. Le plomb est un composant majeur des pérovskites rendant ce procédé moins écologique que le Silicium solaire alors que sa suppression réduit les performances.

Beaucoup d’efforts de recherche sur cette thématique sont actuellement en cours et pourraient permettre de résoudre éventuellement ces principaux problèmes.  Cependant on est encore loin de l’industrialisation et avant de pouvoir concurrencer le Silicium Solaire (SoG-Si) il faudra beaucoup de résultats probants tant sur la performance que sur la fiabilité.

Autre point intéressant : l’utilisation de Silicium solaire pour les Pérovskites. Dans ce cas de figure, le Silicium solaire d’HPQ (PUREVAP™ SoG-Si UMG) avec ces bas coût pourrait sans doute s’adapter à la réalisation industrielle de cellules tandem Silicium/pérovskites, en effet pour ce type de cellules il existe vraisemblablement un optimum entre la pureté et le coût du Silicium.  Contrairement au polysilicium qui a des coûts fixes qui dépendent très peu de sa pureté, le coût PUREVAP™ SoG-Si UMG d’HPQ dépend de sa pureté.

Q.  Voyez-vous d’autres segment de marché qui pourrait bénéficié du procédé PUREVAP™ RRQ?

R.  Quelque soit le procédé choisi pour fabriquer du Silicium Solaire (« SoG Si ») (métallurgique ou chimique), l’ingrédient principal sera toujours le Silicium Métallurgique (« Si-MG »), un produit qui coûte aux producteurs de SoG Si approximativement US$2.5/kg pour une matière première de pureté de 2 N.

Cette réalité n’a pas changé, et cela même si les coûts de production, pour les leaders de l’industrie sont passés de US$25/kg il y a une quinzaine d’année à moins de US$9/kg présentement faisant ainsi passer l’importance relative de cette matières première de moins de 10% des coûts il y a une quinzaine d’année, alors que les prix de vente du Polysilicium était élevé (>US$50/kg), à proche de 33% des coûts alors que présentement les prix spot du Polysilicium sont <US$10/kg.

Finalement, comme le procédé PUREVAP™ est le seul en mesure de proposer à l’industrie l’accès à une matière premières de qualité supérieure, cela représente un avantages compétitifs significatifs sur le reste de l’industrie.

Finalement, en optimisant la mise en forme, le Silicium PUREVAP™ pourrait être directement utilisable pour un marché au potentiel très important : les anodes pour les batteries Lithium-ion.

Q.  Aucun groupe industriel impliqué dans la production de Silicium Métallurgique (MG - Si) et de Silicium Solaire (SoG - Si) semble intéressé de développer un procédé équivalent, pourquoi ?

R.  Premièrement, il existe une véritable différence culturelle entre les acteurs de la partie amont, (i.e. les producteurs de Silicium métallurgique et solaire) et ceux de la filière avale, (i.e. les photovoltaïciens).  Contrairement à ce que l’on pourrait croire cette frontière est très peu perméable. Ayant déjà encourus, lors de nos précédents projets, des difficultés pour faire coexister ces 2 mondes,  Apollon Solar peut apporter une expérience pratique à HPQ et PyroGenesis pour faire coexister ces 2 mondes pour le bénéfice du projet.

Deuxièmement, jusqu’à récemment il n’y avait pas de marché significatif pour le Silicium Métallurgique de haute pureté 3N+ (99.9+% Si) ce qui explique une partie de ce désintérêt.

Mais depuis plusieurs dizaines d’années maintenant, des chercheurs et industriels ont développé des procédés de purification Métallurgique qui sont aujourd’hui matures pour produire du Silicium de Qualité Solaire (« SoG-Si UMG») à partir de Silicium Métallurgique (« MG-Si »).

Les développements de ces technologies à l’échelle industrielle ont été longs et coûteux, mais quelques industriels ont réussi à produire et commercialisé un Silicium de qualité solaire (« SoG-Si UMG»).  Même si une production métallurgique de Silicium Solaire est moins énergivore qu’une production par voie chimique de Silicium Solaire (35,000 KWh/t contre 72,000 KWh/t), les économies opérationnelles n’ont jamais été suffisantes pour amortir les CAPEX requis pour la production de SoG-Si UMG.

Aujourd’hui seul REC Solar Norway (Elkem Solar) a toujours une production industrielle de SoG-Si UMG, mais elle est marginale à 8,000 mt/an soit environ 2% du marché du Si solaire mondial.

Une des raisons pourquoi les industriels ont limités leurs investissements dans le développement de nouveaux procédés métallurgique pour la production de Silicium solaire est le fait que depuis 25 ans l’industrie traverse une érosion total de ces marges bénéficiaires, et cela alors que la demande pour l’énergie solaire augmente de façon exponentielle.  Cette contradiction est un exemple parfait de l’élasticité des prix relié à la transition énergétique puisque les réductions des coûts associés à la production de l’énergie solaire engendrent une augmentation dans la demande pour l’énergie solaire.

Q.  Quelle est la future tendance pour le marché du Si solaire ?

R.  Lors des 6 dernières années, les prix spot de vente du polysilicium (Silicium Solaire (« SoG-Si ») produit par voie chimique) ont fortement chuté, passant de US$25/kg à moins de US$10/kg.  A ces prix, même les nouvelles usines ultra performante construites en Chine, avec un « cash cost » en dessus de US$ 9/kg et un « all in cost » aux alentours de US$ 14/kg ne pourront continuer d’opérer indéfinitivement si le prix spot reste en-dessous du US$ 14/kg.

Pour conclure, j’aimerais que les lecteurs réalisent que la demande pour l’énergie solaire ne disparaitra pas demain et que par le fait même la demande pour le Silicium Solaire (« SoG-Si ») ne disparaitra pas aussi.  De plus, alors que les procédés chimiques de production de SoG-Si ont déjà été optimisé au maximum, il est évident que très bientôt le besoin pour une nouvelle approche « low cost » et verte de production de SoG-Si capable de fournir les rendements cellules de l’industrie va être requise pour fournir à la demande future du solaire.

Le développement du procédé PUREVAP™ QRR par HPQ et PyroGenesis arrive à un moment extrêmement opportun, et la combinaison de cette nouvelle technologie à nos connaissances solaires permet la création d’une équipe solaire d’envergure qui à le potentiel de devenir un agent important du changement pour cette industrie.

Ce communiqué est disponible sur le forum "CEO Verified Discussion Forum", une plate-forme de médias sociaux, sous la direction d’un modérateur, qui permet une discussion civilisée et des questions et réponses entre la direction et les actionnaires.

Ressources HPQ Silicium Inc. est une société d’exploration minière qui vise à devenir un producteur intégré verticalement de Silicium « Si », allant de la haute pureté jusqu'à la pureté requise pour produire des cellules solaires mono et multicristallines de Type P Et de Type N à haut rendement de conversion photovoltaique.

L’objectif de HPQ est de développer, en collaboration avec des sociétés expertes dans leurs domaines, un processus métallurgique novateur, le PUREVAP™ « Réacteur de Réduction du Quartz » («RRQ») (brevet en demande), procédé qui permettra la production de Si de haute pureté en une seul étape et qui permettra d’éliminer jusqu’a deux tiers (2/3) des étapes actuellement requises pour transformer le quartz (SiO2) en un silicium de qualité solaire (SoG Si).  La mise en opération de l’équipement pilote qui validera le potentiel commercial du procédé est prévue pour le milieu de l’année 2019.

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