Solar energy Potential and future prospects

parts of a photosynthetic organism
[64]
. The result is a
fi
rst step in
research that could ultimately contribute to the development of tech-
nologies that use solar energy far more e
ffi
ciently than what is currently
possible. Researchers from the Graphene Flagship showed that the
lifetime of perovskite solar cells can signi
fi
cantly enhanced by using
few-layer MoS
2
fl
akes as an active bu
ff
er interface layer
[65]
. Fur-
thermore, scientists in Hong Kong reported that they have successfully
developed perovskite-silicon tandem solar cells with the world's highest
E. Kabir et al.
Renewable and Sustainable Energy Reviews 82 (2018) 894–900
898

---

power conversion e
ffi
ciency of 25.5%
[66]
. It is worth mentioning here
that the e
ffi
ciency of perovskite solar cells was only 3.8% when
fi
rst
appeared in 2009
[62]
. Hence, semi-transparent perovskite solar cells
have been created that demonstrate high-power conversion e
ffi
ciency
and transmit visible light while blocking infrared light, making them
great candidates for solar windows
[67]
. It was demonstrated that the
polymer poly (3,4-ethylenedioxythiophene) should have great potential
for cost-e
ff
ective and highly e
ffi
cient perovskite solar cells as a hole
transporting material
[68]
.
A team of researchers at Massachusetts Institute of Technology, USA
has developed a new solar cell that combines two di
ff
erent layers of
sunlight-absorbing material to harvest a broader range of the sun's
energy
[69]
. Using a heat-resistant device, made of tungsten and alu-
mina layers, researchers have found that the device can absorb the sun's
broad spectrum radiation and convert it to electricity
[70]
. A green
polymer derived from bio-waste was applied to the dye-sensitized solar
cells
[71]
. Chitosan obtained from the insects and crustaceans chitin
was modi
fi
ed to produce the phthaloylchitosan electrolyte for the dye-
sensitized solar cells with e
ffi
ciency of more than 7%
[71]
. CdTe and Cu
(In,Ga)Se
2
thin-
fi
lm solar cells were also seen to have high e
ffi
ciencies
of around 16.5% and 20%, respectively
[72]
. The CH
3
NH
3
Pb
0.75
Sn
0.25
I
3
perovskite solar cells with inverted structure were consequently found
to have a maximum power conversion e
ffi
ciency of 14.1%
[73]
. Freitag
et al.
[74]
achieved very high power-conversion e
ffi
ciencies under
ambient light conditions by a dye-sensitized solar cell. Their photo
system was seen to combine two judiciously designed sensitizers, coded
D35 and XY1, with the copper complex Cu(II/I)(tmby) as a redox
shuttle (tmby, 4,4
′
,6,6
′
-tetramethyl-2,2
′
-bipyridine) to feature a high
open-circuit photovoltage of 1.1 V.
5. Conclusions and remarks
Solar energy technologies have become well-established and pop-
ular technologies throughout the world. To achieve this, billions of US
dollars have been invested and much more are expected to be invested
in the near future to overcome the current limitations in the solar in-
dustry. Presently, a number of new large scale solar power (for example
CSP) projects are coming online or are under development in both
developed and developing countries. CSP has been found to be suitable
for regions without frequent clouds or haze, although the system is
more expensive than PV technology. PV technologies for the time being
may continue to be the primary source of solar power generation.
Moreover, the potential market for o
ff
-grid solar systems remains lar-
gely untapped given the limited evolution of supporting policies and
institutions.
Despite a rapid decline in solar technology costs in recent years, the
overall costs to generate solar power still remain high. Incentives and
rebates which are crucial for the development of the solar energy
market are making it apparent that innovative approaches are still
necessary to reduce the
fi
scal burden of various policy incentives.
However, the solar industry should focus more on the quality and de-
velopment of its technology. Additionally, researchers should also focus
on improving the competitiveness of solar power against both con-
ventional and other renewable energy sources. Hopefully, more re-
search e
ff
orts will be dedicated toward PV technologies in the near
future to enhance their e
ffi
ciency, stability, manufacturability, and
availability, to reduce balance-of-system (BOS) costs and reduce the
costs of modules. In this review, we investigated the global potential of
solar energy technologies, their limitations and bene
fi
ts, and their fu-
ture prospects. Accordingly, we concluded that despite a few drawbacks
solar energy technology is one of the most promising renewable energy
sources to meet the future global energy demand.
Acknowledgements
This study was supported by a grant from the National Research
Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Science,
ICT & Future Planning (No. 2016R1E1A1A01940995). This work was
also carried out with the support of "Cooperative Research Program for
Agriculture Science and Technology Development (Project No.
PJ012521032017)" Rural Development Administration, Republic of
Korea.
References
[1] Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (Ren21). Renewables 2016
Global Status Report.
〈
http://www.ren21.net/status-of-renewables/global-status-
report/
〉
[Accessed August 2016].
[2]
Blaschke T, Biberacher M, Gadocha S, Schardinger I. Energy landscapes: meeting
energy demands and human aspirations. Biomass- Bioenergy 2013;55:3
–
16
.
[3] World Energy Outlook, International Energy Agency; 2012.
〈
http://www.
worldenergyoutlook.org/weo2012/
〉
[Accessed March 2016].
[4] International Energy Agency. 2DS-hiRen Scenario, Energy Technology Perspectives;
2012.
[5] Arif MS. Residential solar panels and their impact on the reduction of carbon
emissions. reduction of carbon emissions using residential solar panels.
〈
https://
www.nature.berkeley.edu/classes/es196/projects/2013
fi
nal/ArifM_2013.pdf
〉
[Accessed August 2016]; 2013.
[6]
Holm-Nielsen J, Ehimen EA. Biomass supply chains for bioenergy and biore
fi
ning.
Woodhead Publishing; 2016
.
[7]
Sampaio PGV, González MOA. Photovoltaic solar energy: conceptual framework.
Renew Sustain Energy Rev 2017;2017(74):590
–
601
.
[8]
Al-Tameemi MA, Chukin VV. Global water cycle and solar activity variations. J
Atmos Sol Terr Phys. 2016;142:55
–
9
.
[9]
Hart M. Hubris: the troubling science, economics, and politics of climate change.
Compleat Desktops Publisher; 2015. [ISBN 9780994903808]
.
[10] Luqman M, Ahmad SR, Khan S, Ahmad U, Raza A, Akmal F. Estimation of solar
energy potential from rooftop of Punjab government servants cooperative housing
society Lahore using GIS. [article ID:56795]. Smart Grid andRenewable Energy
2015;6(05).
http://dx.doi.org/10.4236/sgre.2015.65012
.
[11] National Aeronautics and Space Administration. Plotted from satellite data supplied
by NASA Clouds and the Earth
’
s Radiant Energy System (CERES); 2014.
[12] International Renewable Energy Agency. Estimating the Renewable Energy
Potential in Africa A GIS-based approach; 2014.
〈
http://www.irena.org/
DocumentDownloads/Publications/IRENA_Africa_Resource_Potential_Aug2014.
pdf
〉
[Accessed March 2016].
[13]
Adaramola M. Solar energy: application, economics, and public perception. CRC
Press, Technology & Engineering; 2014
.
[14]
Hang Q, Jun Z, Xiao Y, Junkui C. Prospect of concentrating solar power in China-the
sustainable future. Renew Sustain Energy Rev 2007;12(9):2505
–
14
.
[15] National Renewable Energy Laboratory. Solar Has The Most Potential of Any
Renewable Energy Source.
〈
http://thinkprogress.org/climate/2012/07/30/
606271/national-renewable-energy-laboratory-solar-has-the-most-potential-of-any-
renewable-energy-source/
〉
[Accessed March 2016].
[16] Environmental Protection Agency. EPA State Generation; 2015.
〈
www.eia.gov/
electricity/data/state/annual_generation_state.xls
〉
[Accessed March 2016].
[17] Bertelsmann Stiftung
’
s Transformation Index. Morocco Country Report. 2016.
〈
https://www.btiproject.org/
fi
leadmin/
fi
les/BTI/Downloads/Reports/2016/pdf/
BTI_2016_Morocco.pdf
〉
[Accessed February 2016]; 2016.
[18]
Tang W, Qin J, Yang K, Liu S, Lu N, Ni X. Retrieving high-resolution surface solar
radiation with cloud parameters derived by combining MODIS and MTSAT data.
Atmos Chem Phys 2016;16:2543
–
57
.
[19]
Papay LT, Zhongxian Z. The power of renewables: opportunities and challenges for
China and the United State
s
. Washington, D.C: National Academies Press; 2010
.
[20] Australian Renewable Energy. Integrated Solar Radiation Data Sources over
Australia Final report: project results and lessons learnt. 2016; 2016.
〈
http://arena.
gov.au/
fi
les/2016/02/Integrated_Solar_Radiation_Data_SourcesFinal_Report.pdf
〉
[Accessed March 2016].
[21]
Besarati SM, Padilla RV, Goswami DY, Stefanakos E. The potential of harnessing
solar radiation in Iran: generating solar maps and viability study of PV power
plants. Renew Energy 2013;53:193
–
9
.
[22]
Sun D, Wang L. Research on heat transfer performance of passive solar collector-
storage wall system with phase change materials. Energy Build 2016;119.
[183
–
18]
.
[23]
Herrando M, Markides CN. Hybrid PV and solar-thermal systems for domestic heat
and power provision in the UK: techno-economic considerations. Appl Energy
2016;161:512
–
32
.
[24] Mohanty P, Muneer T, Gago EJ, Yash Kotak Y. Solar radiation fundamentals and PV
system components. Springe Int Publ 2015.
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-
14663-8_2
.
[25]
Jeon NJ, Lee J, Noh JH, Nazeeruddin MK, Gratzel M, Seok SI. E
ffi
cient in-
organic
–
organic hybrid perovskite solar cells based on pyrenearylamine derivatives
as hole-transporting materials. J Am Chem Soc 2013;135(51):19087
–
90
.
[26]
Green MA, Ho-Baillie A, Snaith HJ. The emergence of perovskite solar cells. Nat
Photonics 2014;8(7):506
–
14
.
[27]
Alharbi FH, Kais S. Theoretical limits of photovoltaics e
ffi
ciency and possible im-
provements by intuitive approaches learned from photosynthesis and quantum
coherence. Renew Sustain Energy Rev 2015;43:1073
–
89
.
[28]
Seddegh S, Wang X, Henderson AD, Xing Z. Solar domestic hot water systems using
E. Kabir et al.