Met de huidige stand van kennis en technologie kunnen we nog maar een beperkt deel van het zonlicht omzetten in gewenste vormen van energie. Fundamentele uitdagingen behelzen het benutten van een groter deel van het zonlichtspectrum, het minimaliseren van alle verliezen en langdurige, stabiele werking. Deze uitdagingen gelden in verschillende vorm voor alle typen conversie van zonne-energie: naar elektriciteit, brandstoffen en warmte/koude. Belangrijke onderzoekthema’s zijn onder meer het gericht ontwerpen en synthetiseren van nieuwe materialen en structuren, grensvlakken, colloïden, moleculen en katalysatoren en het verbeteren van biologische en bio-geïnspireerde processen die bijvoorbeeld lijken op fotosynthese. De werkzaamheid van deze bouwstenen moet worden gedemonstreerd in geavanceerde, efficiënte devices zoals zonnecellen en complete systemen. Economische kansen liggen in het ontwikkelen van nieuwe productconcepten, zoals stroomproducerende dakelementen en vensters, en lichtgewicht zonnefolies. Ook integratie van omzetting en opslag biedt nieuwe toepassingsmogelijkheden. Zonnebrandstoffen verkeren nog in een pril stadium van ontwikkeling en het is daarom de uitdaging om hun technische en economische levensvatbaarheid te demonstreren. Behalve technisch-wetenschappelijke vragen zijn ook maatschappelijke vragen van groot belang bij de volledige overschakeling op zonne-energie, zoals: Hoe kan de transitie naar zonne-energie bedrijvigheid en werkgelegenheid opleveren? Welke economische modellen bevorderen de transitie? Welke positieve en negatieve effecten op onze leefomgeving zijn er en hoe kunnen we deze optimaliseren respectievelijk minimaliseren? De vraag omvat ook de positie van Nederland als producent. Welke kansen en bedreigingen zijn er om als land een positie op te bouwen in de zonne-energie? In hoeverre is hierbij sprake van bijvoorbeeld een gebrek aan grondstoffen, onvoldoende productiecapaciteit, te hoge kostenniveaus, patenten, logistiek, of onvoldoende zichtbaarheid als kernspeler?