Kooperation von TUM und Max-Planck-Gesellschaft zur Optoionik

Die Technische Universität München (TUM) und die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) arbeiten zusammen, um weltweit das erste Zentrum für Solarbatterien in Bayern zu realisieren. Hierfür erhalten sie Unterstützung vom Bayrischen Wirtschaftsministerium. Bayern wird somit zum internationalen Innovationsführer bei solarer Energiespeicherung.

SolBat-Zentrum als einzigartiges Forschungsökosystem

Durch das SolBat-Zentrum soll in Bayern ein einzigartiges Forschungsökosystem errichtet werden, um neuartige Energiespeicher zu erforschen und entwickeln. Dabei soll Solarenergie noch effizienter und bei Bedarf flexibler genutzt werden können. Im Fokus der Forschungen stehen Solarbatterien, die Energie elektrochemisch speichern sollen. Somit kann man mithilfe der Technologie tageszeitliche und witterungsbedingte Schwankungen ausgleichen. Zudem wird die Energieeffizienz aufgrund eines optimierten Ionenkreislaufs erhöht. Die sogenannte Optoionik gilt als Querschnittswissenschaft der Optoelektronik und Festkörperionik. Letztere Wissenschaft befasst sich mit der Kontrolle von Ionen durch Licht. Die Optoionik bietet hingegen großes Potenzial für solare und optische Anwendungstechnologien. Prof. Bettina V. Lotsch, Direktorin am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung erklärt:

„Die Optoionik ermöglicht uns nicht nur die Verbesserung lichtgesteuerter Prozesse in Energiematerialien, sondern auch die Herstellung neuartiger Energiesysteme an der Schnittstelle zwischen Batterien und Photovoltaik, die als direkte ‚Lichtspeicher‘ fungieren. Die Optoionik ist ein Schlüsselfaktor, um die Effizienz von Solarbatterien und die Funktionalität zukünftiger Energiesysteme erheblich zu steigern.“

Funktionsweise der Solarbatterie

Bei einer Solarbatterie sind die Solarzelle und Batterie nicht getrennt voneinander, sondern befinden sich in einem einzigen Bauteil. Dadurch wird das Sonnenlicht direkt in elektrochemische Energie umgewandelt und gespeichert. Die Neuheit an dieser Batterie ist, dass das Licht nicht nur die Elektronen anregt, sondern auch auf die Ionenbewegung Einfluss hat. Dadurch ist die gleichzeitige Absorption von Licht und die Speicherung elektrochemischer Energie in einem Bauteil möglich.

So wird die gleichzeitige Absorption von Licht und die Speicherung elektrochemischer Energie in einem einzigen Bauteil ermöglicht. Außerdem sind die Ionen in der Lage sich durch optische Stimulanz schneller innerhalb des Festkörpers zu bewegen, was wiederum die Entladung und Ladung der Batterie beschleunigen kann. Bei der Entladung ist der Prozess umgekehrt, denn die gespeicherte elektrochemische Energie wird freigesetzt, wobei die Ionen zurückwandern, und ein elektrischer Strom erzeugt wird. Ein gleichzeitiger Gebrauch von Lichtabsorption und Speicherung kann Verluste minimieren, die bei traditionellen Ladesystemen durch separate Erzeugungs- und Speicherungsprozesse auftreten.

Fusion von Solar- und Batterietechnologie

Prof. Jennifer L.M.Rupp, Inhaberin des Lehrstuhls für Festkörperelektrochemie an der TUM, Prof. Karsten Reuter, Direktor am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft und Prof. Bettina V. Lotsch, Direktorin am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung übernehmen die Leitung des SolBat-Zentrums. Jennifer Rupp erklärt:

„Die Verschmelzung von Solar- und Batterietechnologien wird eine neue Dimension für die Zukunft der nachhaltigen Energieversorgung eröffnen. Das Konzept unseres weltweit einzigartigen Zentrums setzt auf eine enge Verzahnung von Grundlagenforschung und Technologieentwicklung.“

Unterstützt wird das Projekt von Bayerns Wirtschaftsministerium mit rund acht Millionen Euro. Hubert Aiwanger, Bayerns Wirtschaftsminister, betont zudem, dass wir heute vor nie dagewesenen Herausforderungen in den Bereichen Energie und Nachhaltigkeit stünden. Um neue Energielösungen zu entwickeln, seien moderne Materialien genauso wichtig wie neue Konzepte zur Energiekonversion und -speicherung. Von den Forschungen des Zentrums erhoffen sich alle Beteiligte neue Impulse für die Photokatalyse, Sensorik und Künstliche Intelligenz (KI) zu erhalten.

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