Forschungszentrum für neuartige Solarbatterien in Garching gegründet

Garching bei München, 19. November 2024 – Die Technische Universität München (TUM) und die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) haben in einer strategischen Partnerschaft das weltweit erste Forschungszentrum für optoionische Solarbatterien gegründet. Ziel der Einrichtung ist es, neuartige Technologien zu erforschen, die Sonnenenergie direkt elektrochemisch speichern können. Das Zentrum mit dem Namen „SolBat“ wird auf dem Gelände der TUM in Garching angesiedelt und vom bayerischen Wirtschaftsministerium gefördert.

Optoionik: Schlüsseltechnologie für neuartige Energiesysteme

Im Mittelpunkt der Forschungsarbeit steht die Optoionik – eine Schnittstelle zwischen Optoelektronik und Festkörperionik. Diese Wissenschaft beschäftigt sich mit der lichtgesteuerten Kontrolle von Ionen. Laut Bettina V. Lotsch, Direktorin am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung und Mitinitiatorin des Zentrums, eröffnet die Optoionik „völlig neue Möglichkeiten für die Integration von Solar- und Batterietechnologien.“ Sie könnte die Effizienz von Solarbatterien steigern und Lade- und Entladevorgänge erheblich beschleunigen.

Optoionische Solarbatterien kombinieren Solarzellen und Batterien in einem Bauteil, wodurch die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom und dessen Speicherung gleichzeitig erfolgt. Das Verfahren reduziert Energieverluste, die bei getrennten Systemen entstehen, und ermöglicht den Einsatz der Batterien auch außerhalb von Stromnetzen.

Funktionsweise optoionischer Solarbatterien

Solarbatterien speichern Sonnenlicht direkt elektrochemisch. Sobald Photonen die lichtabsorbierende Schicht treffen, regen sie Elektronen und Ionenbewegungen an, die zur Energiespeicherung beitragen. Diese gleichzeitige Lichtabsorption und Speicherung sorgt für höhere Effizienz und schnellere Lade- und Entladeprozesse. Besonders Lithium- und Sauerstoffionen reagieren auf optische Stimulanzien, wodurch sich die Ladegeschwindigkeit erhöhen lässt.

„Die Verschmelzung von Solar- und Batterietechnologien wird eine neue Dimension für die nachhaltige Energieversorgung eröffnen“, sagt Jennifer L.M. Rupp, Inhaberin des Lehrstuhls für Festkörperelektrochemie an der TUM und eine der Leiterinnen des Zentrums.

Leitung und Perspektiven des SolBat-Zentrums

Die Leitung des Zentrums übernehmen Jennifer L.M. Rupp, Bettina V. Lotsch und Karsten Reuter, Direktor am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft. Alle drei sind Vorstandsmitglieder des Exzellenzclusters e-conversion, das die Grundlage für die interdisziplinäre Arbeit im SolBat-Zentrum legt. Ziel ist es, die Grundlagenforschung mit Technologieentwicklung zu verknüpfen, um kompakte und effiziente Energiesysteme der Zukunft zu entwickeln.

Das Forschungszentrum plant, Innovationen nicht nur in der Energiespeicherung, sondern auch in der Photokatalyse, Sensorik und künstlichen Intelligenz voranzutreiben. Langfristig sollen die Entwicklungen des Zentrums dazu beitragen, nachhaltige Energiesysteme effizienter und vielseitiger nutzbar zu machen.

Weltweite Einzigartigkeit

Das SolBat-Zentrum ist die erste Einrichtung ihrer Art weltweit. Mit Unterstützung der bayerischen Regierung und den Ressourcen von TUM und MPG soll es als Vorreiter in der Entwicklung hochintegrierter Energiesysteme etabliert werden. „Die enge Verzahnung von Grundlagenforschung und Technologieentwicklung wird sicherstellen, dass die gewonnenen Erkenntnisse schnell Anwendung finden“, betont Bettina V. Lotsch.