Home < Articles < Article Details
Material Demand and Sustainability Risks in Scaling Emerging Perovskite Photovoltaics for Global Energy Deployment
| Researcher(s): | |
| Institution: | Chemical Engineering Department, University of Tripoli, Libya |
| Field: | Renewable energy |
| Published in: | 38th volume - April 2026 |
الملخص
توفر تقنية الخلايا الكهروضوئية (الشمسية) طريقاً قابلاً للتطبيق لتلبية جزء كبير نسبياً من الاحتياج العاملي للطاقة. قريباً من المتوقع أن تصل تقنية البيروفسكيت إلى مرحلة التصنيع التجاري. بسبب وجود الرصاص في تركيبة الخلايا الضوئية المكونة من مادة البيروفسكيت، وصلت كفاءة تحويل الطاقة في نطاق المعامل إلى 27%، متجاوزة كفاءة تحويل الطاقة للخلايا الشمسية التقليدية المصنعة من مادة السيليكون (20-24%). ومع ذلك، لا يزال احتياج المواد اللازمة من هذه الخلايا لتلبية الاحتياجات المستقبلية للطاقة حول العالم مجهولاً. في هذا العمل، تم جمع بيانات من 5 خلايا شمسية (وحدات) مكونة من مادة البيروفسكيت، كل منها بتصميم مختلف، وتم تقدير احتياجات المواد المستخدمة في كل وحدة بناء على كفاءة تحويل طاقة محددة، مع عمر افتراضي يبلغ 25 عاما لكل وحدة. تفاوتت الحصة السوقية المتوقعة للبيروفسكيت في سيناريو شهير بتوقعاته للحصص السوقية لبعض الطاقات المتجددة، واختلفت احتياجات المواد حسب تصميم الوحدة. أشارت النتائج المستندة على السناريو المستخدم إلى أن مخاطر الإمداد المتعلقة بالقصدير واليود والإنديوم والفضة كانت أعلى من المتوقع و قد تكون سبب في تأخر الاستخدام التجاري لهذه التقنية. أوضحت التحليلات أن الدخول إلى السوق التجارية بمعدلات كفاءة تحويل طاقة عالية يمكن أن يقلل استهلاك المواد في الوحدة الواحدة بشكل ملحوظ. يمكن استخدام نتائج هذا العمل لدراسة دورة الحياة، مما يساهم في اختيار التصميم الأمثل للوحدات من كلا الجانبين الاقتصادي والبيئي.
وقد تم عرض هذه الورقة العلمية في جلسات المؤتمر الدولي للطاقة المتجددة والنفط والغاز وتغير المناخ "أيريقو" في الفترة 25-27 ابريل 2026م. طرابلس - ليبيا.............
الكلمات المفتاحية: ...............البيروفسكايت؛ كفاءة تحويل الطاقة؛ استدامة الطلب على المواد؛ مخاطر الإمداد
Abstract
Photovoltaics (PVs) deployment offers a viable pathway to fulfilling a substantial amount of the global energy demand. Perovskites are expected to reach commercial stage manufacture soon. Driven by lead-based perovskites, lab-scale power conversion efficiencies (PCEs) have reached 27%, surpassing the PCEs of conventional silicon-based PVs (20 – 24%). Yet, the total PVs material demands required to fulfil projected energy deployment remain unquantified. Herein, data from 5 perovskite PVs were collected, each of a unique architecture, and material demands were estimated based on PCEs and market share predictions, assuming a commercial module lifespan of 25 years. Perovskite PVs’ Market share was varied as a portion of a famous scenario that projects PVs deployment throughout the upcoming 25 years, namely the Teske 1.5oC scenario. Material demands differ depending on the architecture of each device. Results suggest that supply risks associated with tin, iodine, indium, and silver may delay commercial deployment of perovskite PVs. Iodine exhibits a higher supply risk than has been acknowledged in literature. Sensitivity analyses underscore that entering the commercial market at elevated PCEs can significantly maximise material savings. These insights can be used as a bassline for life cycle assessments, guiding the selection of optimal module architecture from both economic and environmental perspectives. This scientific manuscript was presented at the sessions of the International Renewable Energy, Gas, Oil and Climate Change Conference "iREGO" in the period of April 25-27, 2026. Tripoli - Libya.............
Keywords:................ perovskites; power conversion efficiency; material demand sustainability; supply risk.