Scientists at Northwestern Universi

Scientists at Northwestern University and the U.S. Department of Energy have found that perovskite cells, one of the most promising solar technologies of recent years, can repay their energy cost over 10 times faster than traditional silicon-based solar cells. The finding confirms that, once issues related to cell longevity are ironed out, perovskite cells could soon bring us solar energy on the cheap, and do so with less impact on the environment over their lifetime.

Solar panel installations are doubtlessly having a positive impact on the environment, but quantifying their carbon footprint with some degree of precision – which is useful for comparing them to other means of energy production, including other renewables – is not a straightforward process. To get a more complete picture, it's important to consider not only the carbon emissions saved during the panel's operating life, but also the amount of energy that goes into materials processing, manufacture, repair, maintenance and, once it is no longer useful, disposal of the panel.
According to this metric, called the cradle-to-grave life cycle assessment, a typical solar panel takes a fairly long time, between two and three years, to offset the energy costs that went into producing it. This is because silicon-based solar panels must be manufactured inside a clean room using high-purity crystalline silicon wafers that can only form inside specialized high-temperature furnaces.

Scientists at Northwestern University have now calculated that, by contrast, perovskite-based solar cells have an energy payback time (EPBT) of only two to three months. According to the researchers, this is not only much faster than a silicon-based cell, but also significantly better than any other type of commonly available solar cell.
Perovskite cells are the fastest-growing technology in the solar arena. Although they aren't quite as efficient at converting sunlight into electricity as silicon-based cells, they are catching up very quickly. More importantly, they are much cheaper to produce than normal panels, meaning that their commercialization could lead to a drastic drop in the cost of clean electricity.

Unlike traditional silicon-based cells, perovskites can be manufactured at a very low energy cost, without the need for sophisticated equipment, and in very few steps. A solution containing the electrode materials is coated onto a substrate and, once it evaporates, this solution produces dense layers of crystallized perovskite at a fraction of the cost and energy expenditure of other common solar panels.

According to the study, which analyzed the detailed energy expenditure for two different types of perovskite cells, raw materials contribute about 80 percent of the primary energy consumption for making the panels, suggesting that a better choice of materials could reduce the energy costs even further.

There are indeed plenty of issues with the current choice of materials for perovskite cells, which often make use of potentially toxic lead to absorb sunlight and improve conversion efficiency. The researchers also found that the use of gold, another common raw material, was even more problematic, since the process of mining this precious metal is extremely damaging to the environment.

But perhaps the biggest issue that perovskite cells are currently facing is that they are unable to brave the environment, since they are partly made from organic molecules that degrade quickly when exposed to the elements. Most perovskite cell designs currently lack a protective layer that could lengthen their lifetime, as this would reduce conversion efficiency.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยพายัพและกระทรวงพลังงานของสหรัฐฯ ได้พบว่า perovskite เซลล์ หนึ่งในเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์มากที่สุดของปี สามารถชดใช้ทุนมากกว่า 10 ครั้งได้เร็วขึ้นกว่าแบบดั้งเดิมใช้ซิลิคอนเซลล์แสงอาทิตย์พลังงานของพวกเขา การค้นพบยืนยันว่า เมื่อปัญหาที่เกี่ยวข้องกับอายุการใช้งานเซลล์จะรีดออก perovskite เซลล์อาจเร็วนำพลังงานแสงอาทิตย์ในราคาถูก และทำกับสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าชีวิตติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพียงมีผลกระทบสิ่งแวดล้อม แต่ไม่เชิงปริมาณคาร์บอนของตน ด้วยความแม่นยำ –ซึ่งจะเป็นประโยชน์สำหรับเปรียบเทียบกับวิธีการอื่น ๆ ของการผลิตพลังงาน พลังงานทดแทนอื่น ๆ รวม – เป็นกระบวนการซับซ้อน เพื่อให้ได้ภาพสมบูรณ์มากขึ้น มันเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาไม่เพียงปล่อยคาร์บอนบันทึกระหว่างแผงการดำเนินงานของชีวิต แต่ปริมาณพลังงานที่ไปลง ในวัสดุการประมวลผล ผลิต ซ่อมแซม บำรุงรักษา และ เมื่อมันไม่มีประโยชน์ การกำจัดของแผงตามวัดนี้ การประเมินวงจรชีวิตเปลถึงหลุมฝังศพ ที่เรียกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปใช้เวลาค่อนข้างยาว ระหว่างสอง ถึงสามปี เพื่อชดเชยค่าใช้จ่ายพลังงานที่ผลิตได้ ทั้งนี้เนื่องจากต้องผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนใช้ภายในห้องสะอาดใช้เวเฟอร์บริสุทธิ์ผลึกซิลิคอนที่สามารถฟอร์มเฉพาะภายในเตาเผาอุณหภูมิสูงเฉพาะนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยพายัพได้ตอนนี้คำนวณว่า โดยคมชัด เซลล์แสงอาทิตย์ perovskite คะแนนมีการพลังงานระยะเวลาคืนทุน (EPBT) เพียงสองถึงสามเดือน ตามที่นักวิจัย ไม่เท่าเร็ว กว่าเซลล์ที่ซิลิคอน แต่ยังดีกว่าชนิดอื่น ๆ ของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ทั่วไปเทคโนโลยีเติบโตเร็วที่สุดในเวทีแสงอาทิตย์ Perovskite เซลล์ได้ แม้ว่าพวกเขาไม่ได้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพที่แปลงแสงแดดให้เป็นไฟฟ้าเป็นเซลล์ที่ใช้ซิลิโคน พวกเขาจะจับขึ้นอย่างรวดเร็ว สำคัญ มีราคาถูกกว่าการผลิตมากกว่าปกติแผง ซึ่งหมายความ ว่า การค้าอาจทำให้ต้นทุนของไฟฟ้าที่สะอาดลดลงอย่างมากซึ่งแตกต่างจากเซลล์ซิลิโคนตามแบบดั้งเดิม สใหม่สามารถผลิตที่ต้นทุนพลังงานต่ำมาก โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ทันสมัย และ ในขั้นตอนน้อยมาก โซลูชันที่ประกอบด้วยวัสดุอิเล็กโทรดลงบนพื้นผิวที่เคลือบ และ เมื่อมันระเหย วิธีนี้ก่อให้เกิดชั้นหนาแน่นตกผลึก perovskite ในส่วนของการใช้จ่ายต้นทุนและพลังงานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไปอื่น ๆตามการศึกษา ซึ่งวิเคราะห์การใช้จ่ายพลังงานรายละเอียดสำหรับ perovskite เซลล์สองประเภท วัตถุดิบทำประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของการใช้พลังงานหลักสำหรับการทำแผง แนะนำว่า ทางเลือกที่ดีของวัสดุอาจลดค่าใช้จ่ายพลังงานยิ่งมีแน่นอนของปัญหาด้วยการเลือกวัสดุสำหรับ perovskite เซลล์ ซึ่งมักจะให้ใช้ของตะกั่วเป็นพิษอาจจะดูดซับแสงแดด และปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง นักวิจัยยังพบว่า การใช้ทอง อื่นทั่วไปวัตถุดิบ มีปัญหามากยิ่งขึ้น ตั้งแต่กระบวนการทำเหมืองแร่โลหะนี้มีค่ามากความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมแต่ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่ perovskite เซลล์กำลังเผชิญอยู่ในขณะนี้คือ ว่า พวกเขาไม่สามารถกล้าหาญตั้งแต่บางส่วนทำจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับสภาพสิ่งแวดล้อม Perovskite เซลล์ออกแบบส่วนใหญ่ในปัจจุบันขาดชั้นป้องกันที่สามารถยืดอายุ นี้จะลดประสิทธิภาพการแปลง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

นักวิทยาศาสตร์ที่ Northwestern University และกระทรวงพลังงานสหรัฐได้พบว่าเซลล์ perovskite ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์มีแนวโน้มมากที่สุดของปีที่ผ่านมาสามารถชำระคืนค่าใช้จ่ายพลังงานของพวกเขากว่า 10 ครั้งเร็วกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมซิลิคอน ผลการวิจัยยืนยันว่าเมื่อปัญหาที่เกี่ยวข้องกับโทรศัพท์มือยืนยาวจะรีดออกเซลล์ perovskite เร็ว ๆ นี้อาจนำมาให้เราใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในราคาถูกและทำเช่นนั้นที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าชีวิตของพวกเขา.

การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์จะไม่ต้องสงสัยมีผลกระทบในเชิงบวกต่อ สภาพแวดล้อม แต่ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของพวกเขาด้วยในระดับหนึ่งของความแม่นยำ - ซึ่งจะเป็นประโยชน์สำหรับพวกเขาที่จะเปรียบเทียบวิธีการอื่น ๆ ของการผลิตพลังงานรวมทั้งพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ - ไม่ได้เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน เพื่อให้ได้ภาพที่สมบูรณ์มากขึ้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาไม่เพียง แต่การปล่อยก๊าซคาร์บอนที่บันทึกไว้ในช่วงอายุการใช้งานของแผง แต่ยังปริมาณของพลังงานที่จะเข้าสู่การแปรรูปวัสดุ, การผลิต, การซ่อมแซมบำรุงรักษาและเมื่อมันไม่เป็นประโยชน์, การกำจัด ของแผง.
ตามที่ตัวชี้วัดนี้เรียกว่าการประเมินวัฏจักรชีวิตของอู่ต่อหลุมฝังศพ, แผงเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปใช้เวลานานพอสมควรระหว่างสองสามปีเพื่อชดเชยค่าใช้จ่ายพลังงานที่เข้าไปในการผลิตมัน เพราะนี่คือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนต้องผลิตภายในห้องพักที่สะอาดใช้มีความบริสุทธิ์สูงเวเฟอร์ผลึกซิลิกอนที่สามารถก่อตัวขึ้นภายในเตาเผาอุณหภูมิสูงเฉพาะ.

นักวิทยาศาสตร์ที่ Northwestern University ได้คำนวณว่าตอนนี้โดยคมชัด perovskite ตามเซลล์แสงอาทิตย์ มีเวลาคืนทุนพลังงาน (EPBT) เพียงสองถึงสามเดือน ตามที่นักวิจัยนี้ไม่ได้เป็นเพียงเร็วกว่าเซลล์ซิลิคอน แต่ยังดีกว่าชนิดอื่น ๆ ของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ทั่วไป.
เซลล์ perovskite เป็นเทคโนโลยีที่เติบโตเร็วที่สุดในเวทีพลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้ค่อนข้างเป็นที่มีประสิทธิภาพในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าเซลล์ซิลิคอนพวกเขาจะจับขึ้นอย่างรวดเร็ว ที่สำคัญพวกเขาจะถูกกว่ามากกว่าการผลิตแผงเซลล์ปกติหมายความว่าการค้าของพวกเขาอาจนำไปสู่การลดลงอย่างมากในค่าใช้จ่ายของการผลิตไฟฟ้าที่สะอาด.

ซึ่งแตกต่างจากเซลล์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม perovskites สามารถผลิตที่มีต้นทุนพลังงานที่ต่ำมากโดยไม่ต้อง ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนและในไม่กี่ขั้นตอนมาก วิธีการแก้ปัญหาที่มีวัสดุอิเล็กโทรดที่เคลือบบนพื้นผิวและเมื่อมันระเหย, การแก้ปัญหานี้ผลิตชั้นหนาแน่นของ perovskite ตกผลึกในส่วนของค่าใช้จ่ายและพลังงานที่ค่าใช้จ่ายของแผงเซลล์แสงอาทิตย์อื่น ๆ ร่วมกัน.

อ้างอิงจากการศึกษาซึ่งวิเคราะห์พลังงานรายละเอียด ค่าใช้จ่ายสำหรับสองประเภทที่แตกต่างกันของเซลล์ perovskite, วัตถุดิบนำประมาณร้อยละ 80 ของการใช้พลังงานหลักสำหรับการทำแผงบอกว่าทางเลือกที่ดีของวัสดุสามารถลดค่าใช้จ่ายพลังงานให้ดียิ่งขึ้น.

มีแน่นอนความอุดมสมบูรณ์ของปัญหาเกี่ยวกับทางเลือกในปัจจุบัน ของวัสดุสำหรับเซลล์ perovskite ซึ่งมักจะทำให้การใช้งานของสารตะกั่วเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้นในการดูดซับแสงแดดและปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง นักวิจัยยังพบว่าการใช้ทองอีกวัตถุดิบร่วมกันก็ยิ่งมีปัญหาตั้งแต่ขั้นตอนของการทำเหมืองแร่โลหะมีค่านี้เป็นความเสียหายอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม.

แต่อาจจะเป็นปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่ perovskite เซลล์กำลังหันหน้าไปทางที่พวกเขามี ไม่สามารถที่จะกล้าสิ่งแวดล้อมเนื่องจากพวกเขาจะทำส่วนหนึ่งมาจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับองค์ประกอบ ส่วนใหญ่ออกแบบเซลล์ perovskite ขาดชั้นป้องกันที่สามารถยืดอายุการใช้งานของพวกเขาเช่นนี้จะลดประสิทธิภาพการแปลง