TUM.solar ist ein bayerisches Keylab im wissenschaftlichen Netzwerk Solar Technologies go Hybrid (SolTech). Wie auch das Netzwerks Regenerativer Energien (NRG) ist TUM.solar in das Munich Institute of Integrated Materials, Energy and Process Engineering (MEP) integriert.

Neue Materialien für die Energiewandlung und Energiespeicherung und neue Konzepte für die kontrollierte Strukturierung von Materialgrenzflächen eröffnen ein enormes Potential, die bisherigen Ansätze für die Nutzung regenerativer Energien in der Zukunft in neue Bereiche vorstoßen zu lassen. So werden mit Nanomaterialien und Hybridsystemen vollkommen neue Konzepte und Visionen für die Energiewandlung und Energiespeicherung möglich.

Die Forschung an solarer Energiewandlung und Speicherung basierend auf diesen Nanomaterialien sowie organisch-organischen und organisch-anorganischen Hybridsystemen steht im Fokus von TUM.solar. Von photokatalytischen Prozessen bis zu kostengünstiger Photovoltaik eröffnet sich ein breites Feld von Möglichkeiten für eine dezentrale Energiegewinnung. Die entsprechenden grundlegenden Fragestellungen betreffen Aspekte der Materialherstellung und des Ladungstransfers an Grenzflächen. Hierzu ergänzen sich in TUM.solar theoretische und experimentelle Untersuchungen von Forschergruppen aus Physik, Chemie (speziell aus dem Katalysezentrum) und Elektrotechnik.

So entstehen beispielsweise mit der zukünftigen Generation von Solarzellen vollkommen neue Einsatz- und Anwendungsmöglichkeiten. Durch flüssigprozessierte Herstellungsverfahren erhalten Form und Beweglichkeit der Solarzellen der Zukunft völlig neue Dimensionen, spürbar in Anwendungen von tragbarer Unterhaltungselektronik bis hin zu großflächigen Solaranlagen in Megacities. Zudem erlauben die neuen Materialien alternative Herstellungsverfahren, die zu deutlich reduzierten Kosten in der Herstellung führen können und so eine wirtschaftliche Energiegewinnung für die Zukunft in Aussicht stellen.

Die Photokatalyse bietet neue Ansätze für die Energiespeicherung jenseits der heute gebräuchlichen Speichermedien. Neue Katalysematerialien und eine gezielte Strukturierung von Elektrolyt-Grenzflächen sind Konzepte, die eine Erhöhung der Effizienz erwarten lassen. Beispiele wie die photochemische CO2-Reduktion und die Wasserspaltung können hier zudem Ansätze in Richtung sogenannter „green technologies“ liefern.

Photokatalyse in Kombination mit Photovoltaik lässt darüber hinaus einzigartige Synergieeffekte erwarten. In integrierten Systemen können die Ladungswandlung und die Ladungsspeicherung auf der Nanoskala direkt miteinander verknüpft werden. Die gezielte Optimierung von symbiotischen Systemen für Photokatalyse und Photovoltaik anstelle von individueller Optimierung unabhängiger Einzelsysteme ist ein neuer, herausfordernder Ansatz, der von TUM.solar zentral verfolgt werden soll. Dabei sollen innerhalb TUM.solar sowohl grundlegende physikochemische Prozesse erforscht wie auch anwendungsnahe Fragen wie die Realisierung von Prototypen und Demonstratoren bearbeitet werden.