Der Begriff „solar“ bezeichnet in den Werkstoffwissenschaften alle Systeme und Werkstoffe, die zur Umwandlung der Strahlungsenergie der Sonne in andere Energieformen – primär elektrische oder thermische – eingesetzt werden. Zentrale Klassen sind photovoltaische Materialien (Solarzellen) und solarthermische Absorber.

In der Photovoltaik werden Halbleitermaterialien genutzt, um Photonen in Ladungsträger umzuwandeln. Klassische Silizium-Solarzellen werden zunehmend durch Dünnschichtsolarzellen (z. B. CdTe, CIGS) und neue Verbindungshalbleiter wie CZTSSe (Cu₂ZnSn(S,Se)₄) ergänzt, die geringere Materialverbräuche und potenziell niedrigere Kosten bieten. Dreifach-Solarzellen (Triple-Junction) kombinieren mehrere Bandlücken in Tandem‑ oder Mehrfachstrukturen, um das Sonnenspektrum besser auszunutzen und Wirkungsgrade >30 % zu erreichen.

Farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSC) repräsentieren ein anderes Konzept, bei dem lichtabsorbierende Farbstoffe auf nanostrukturierten Oxidgerüsten arbeiten. Hier stehen Oberflächenchemie, Grenzflächenzustände und Elektrolytdesign im Fokus.

In solarthermischen Systemen, einschließlich konzentrierter Solarenergie (CSP) und Solarkraftwerken, sind hochtemperaturbeständige, korrosionsresistente und speicherfähige Werkstoffe entscheidend. Dazu zählen selektive Absorberschichten, keramische Receiver, Metalle und Salze für Wärmespeicher. Für Solaranwendungen generell sind zudem Langzeitstabilität unter UV‑Bestrahlung, Temperaturwechsel und Feuchte, sowie kosteneffiziente, skalierbare Fertigungsprozesse zentrale werkstoffwissenschaftliche Herausforderungen.