ID.nl logo
Zekerheid & gemak

Revolutie in zonne-energie: de organische zonnecel

De Groningse wetenschapper Kees Hummelen is een van de pioniers op het gebied van de organische zonnecel, een goedkoper en slanker alternatief voor de dikke zonnepanelen zoals we die kennen. Na 22 jaar onderzoek is zijn ‘kindje’ bijna klaar voor de commerciële markt.

Het begon allemaal in 1995, toen Hummelen op 39-jarige leeftijd in een lab in Californië als postdoc zocht naar een nieuwe aidsremmer, en daarbij per ongeluk stuitte op een product dat later de sleutel bleek voor de ontwikkeling van de plastic zonnecellen.

“We hadden een vergadering waarbij scheikundigen en natuurkundigen bij elkaar kwamen”, vertelt de onderzoeker vanachter zijn bureau op de Zernike Campus. “Die natuurkundigen zeiden: “We hebben een nieuw soort zonnecel ontdekt, maar er is één probleem: het werkt niet.” Dat wil zeggen, ze zochten een mengsel van polymeer (verbindingen die uit een hele reeks van dezelfde moleculen bestaan, red.) met C60.

Wat is C60? Fullerenen zijn moleculen die volledig uit koolstofatomen bestaan en de vorm hebben van een bal. Deze sferische structuur bestaat uit zeshoeken en vijfhoeken. De kleinste bal is C60. Dit molecuul bestaat uit zestig koolstof atomen en lijkt daarmee precies op een voetbal. C60 wordt ook wel Buckminster Fullereen genoemd, vernoemd naar Richard Buckminster Fuller, de uitvinder van de geodetische koepel.

Maar die C60 wil niet mengen, dus dat was een probleem. Toen duurde het een halve seconde en heb ik m’n hand omhoog gedaan, en zei: “Daar heb ik wel wat voor. Ik heb een stofje, PCBM, dat maak ik om een heel andere reden. Maar dat is een mooi oplosbaar en mengbaar fullereen derivaat, dus gebruik dat maar.” En dat was ‘m. Dat was het begin van alles.”

Hoe werkt een plastic zonnecel?

Organische zonnecellen – ook wel plastic zonnecellen genoemd – bestaan uit een lichtabsorberend polymeer dat positieve lading kan geleiden en fullerenen die elektronen accepteren en vervolgens geleiden. De zonnecel werkt als volgt: een polymeer absorbeert zonlicht. Door de energie van het licht kan een elektron van het polymeer naar een hoger energieniveau springen. Als er een goed elektronaccepterend fullereen in de buurt is kan die elektron hiernaar overspringen.

Er blijft nu een positieve lading over op het polymeer, terwijl het fullereen een negatieve lading heeft. Als er nanobuisjes op het materiaal zijn aangesloten – die fungeren als superkleine elektriciteitsdraadjes – kan de positieve lading naar de ene elektrode reizen terwijl de negatieve lading naar de andere elektrode kan reizen. En zo wordt stroom opgewekt.

Grote voordeel van plastic zonnecellen is dat ze goedkoop zijn om te maken, en dat het materiaal dun en flexibel is. Een laag van een organische cel is zelfs duizend keer dunner dan die van een silicium zonnecel. Maar het rendement is wel een probleem. Dat stijgt niet snel genoeg. Om plastic zonnecellen commercieel interessant te maken moet de cel ook buiten het lab 10 procent rendement halen. En dat is nog steeds niet het geval.

©PXimport

‘En nu komt het’, zegt de chemicus. ‘We zijn nu 22 jaar verder. En wat is er gebeurd in de siliciumwereld? Een totale, ongelooflijke, schitterende revolutie als het gaat om de prijsontwikkeling. Ik zou wel gek zijn als ik niet zou kijken of mijn stof daar niet iets goeds kan doen.’

Hummelen vergelijkt het met de ontwikkeling van computerprocessoren. Gordon Moore voorspelde vijftig jaar geleden dat de snelheid van de chips in onze computers zich steeds zou blijven verdubbelen. En dat tegen dezelfde kosten. Eenzelfde ‘wet’ geldt ook voor de silicium zonnecellen, denkt Hummelen, maar dan op het gebied van de prijs.

“Twee jaar geleden kwam uit de siliciumindustrie een rapport dat zei: over tien jaar kost wat we nu doen de helft van het geld. Het is nu dus twee jaar later, en we zijn er ongeveer. Supergoed! Als er nu collega’s zijn die zeggen: “Ik werk aan een nieuw type zonnecel en die wordt aanzienlijk goedkoper dan silicium, en daarmee gaan we ervoor zorgen dat zonnepanelen betaalbaar worden.” Dan zeg ik: Bullshit, het is nu al ongelooflijk betaalbaar, en het gaat met zo’n noodgang dat over tien jaar de wereld er weer heel anders uitziet.”

En daar komt nog bij dat het rendementsrecord van de silicium zonnecellen, met 26 procent, dat van de plastic modellen doet verbleken. Plastic kan gewoon nog niet tegen silicium op.

Perovskiet

Dat betekent niet dat de medeontdekker van de plastic zonnecel niet meer achter zijn ‘kindje’ staat. Er is nog steeds een belangrijke rol voor plastic weggelegd in de toekomst, denkt hij. Maar het betekent wél dat Hummelen en zijn team breder onderzoek zijn gaan doen. Hij moet ook wel, want de handel in PCBM neemt af, geeft de onderzoeker toe, omdat wetenschappers nu massaal achter een ander materiaal aanrennen.

‘Dus we kijken naar de ontwikkeling van de organische zonnecel, maar we kijken ook naar de ontwikkeling van dat nieuwe materiaal: perovskiet’, vertelt hij.

We kijken ook naar de ontwikkeling van nieuw materiaal: perovskiet, de heilige graal in zonnecellenonderzoek

-

Het is de nieuwe heilige graal in het zonnecellenonderzoek, en werd in 2013 door vooraanstaand wetenschapstijdschrift Science al betiteld als doorbraak. Het is spotgoedkoop, eenvoudig te maken, absorbeert veel zonlicht en geleidt bijzonder goed. Daarnaast is het dun, gemakkelijk te printen en is te combineren met de populaire en commercieel veel interessantere silicium zonnecellen.

Perovskiet is een klasse van materialen die dezelfde kristalstructuur hebben als calcium-titanium-oxide (CaTiO3). Het werd begin 19e eeuw ontdekt door de Russische mineraloog Lev Perovski, maar pas in 2009 door Japanners voor het eerst toegepast in een zonnecel. Toen werd al een efficiëntie van 3 procent gehaald. Inmiddels staat het record op 24 procent. “Het is een hype”, constateert Hummelen.

Alternatieven

Zijn collega Maria Antonietta Loi, hoogleraar fotofysica en opto-elektronica in Groningen, richt sinds vier jaar veel van haar onderzoek op de nieuwe technologie. Het gaat silicium niet vervangen, denkt ze. “Als je dacht dat de auto-industrie conservatief was, de halfgeleiderindustrie is nog veel erger”, zei ze eerder in een interview.

“We kijken daarom naar een combinatie van beide, perovskiet en silicium”, vertelt Hummelen. “Stel, je kunt een goedkoop laagje perovskiet boven op het silicium leggen. Dan kun je het rendement behoorlijk omhoog tillen, zonder dat het veel meer kost.” De efficiëntie gaat dan misschien wel naar 35 procent, denkt Loi.

Perovskiet zonnecellen zijn gemaakt van een mix van organische moleculen en anorganische elementen die samen licht omzetten in elektriciteit. “Ze zijn hybride”, zegt Hummelen. “En in die perovskieten zonnecel zit meestal ook een organische laag als geleider. En by the way, daar is PCBM weer heel erg goed in. Is dat niet leuk?”

Maar perovskiet heeft ook nadelen. Het is bijvoorbeeld nogal gevoelig voor vocht, waardoor het rendement in de buitenlucht snel afneemt. Daarnaast bestaat het vaak uit een verbinding van onder meer ammoniak, jood en lood. En dit laatste is zeer giftig. Daarom wordt aan de Rijksuniversiteit Groningen ook geëxperimenteerd met alternatieven voor lood, zoals tin en bismut.

Zonne-energie heeft de toekomst, maar er staan dus nog genoeg uitdagingen voor de deur. Daarover lees je spoedig meer in een aankomend artikel.

▼ Volgende artikel
Waar voor je geld: 5 grote 65 inch 4K smart-tv's voor minder dan 600 euro
© jon anders wiken
Huis

Waar voor je geld: 5 grote 65 inch 4K smart-tv's voor minder dan 600 euro

Bij ID.nl zijn we gek op producten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Een paar keer per week speuren we daarom binnen een bepaald thema naar zulke deals. Waar je een paar jaar geleden nog de hoofdprijs betaalde voor een goede 65 inch smart-tv, zijn deze tv's nu al een stuk betaalbaarder. Wij vonden vijf exemplaren die voor minder dan 600 euro te koop zijn.

Een 65 inch 4K smart-tv is natuurlijk de ultieme televisie voor het kijken van series en films in de hoogste kwaliteit. Voordeel is verder ook dat je niet al te dicht op je scherm hoeft te zitten: voor een 65 inch televisie geldt een afstand vanaf zo'n drie tot drieënhalve meter. En dankzij de smart-functionaliteit heb je toegang tot tal van streamingdiensten. Wij bekeken de mooiste modellen die je voor minder dan 600 euro kunt kopen.

LG 65UR73006LA

Voor wie houdt van heldere beelden en natuurlijke kleuren is de LG 65UR73006LA.AEUQ een prima keuze. Het 4K-paneel met ondersteuning voor HDR10 en HLG laat films en series mooi uitkomen. Wat direct opvalt is het brede kijkhoekpaneel, zodat je vanuit elke hoek goed beeld hebt. Drie HDMI 2.1-poorten zijn aanwezig, handig voor bijvoorbeeld een spelcomputer of soundbar. Het geluid is degelijk, met 20 watt RMS, al kan een extra speaker geen kwaad. De televisie zelf is niet overdreven dik, ongeveer 57 mm, en draait op WebOS dat vlot en makkelijk werkt.

Besturingssysteem: WebOS
Aantal HDMI-poorten
: 3
Audio-output (RMS)
: 20W

TCL 65C655 Pro

Deze TCL 65C655 Pro is een goede keus als je graag series kijkt of een filmavond houdt. Dankzij de QLED-techniek komen de kleuren mooi tot leven en ook HDR10+ en Dolby Vision helpen mee voor extra diepte. Google TV zorgt ervoor dat je toegang hebt tot de meeste (streaming-)apps van Netflix tot YouTube. Het geluid springt eruit: met 50 watt RMS en een ingebouwde subwoofer krijg je een stevig geluid. De tv zelf is daardoor wel een tikje dikker, zo’n 80 mm. Er zijn drie HDMI-poorten voor het aansluiten van extra apparaten.

Besturingssysteem: Google TV
Aantal HDMI-poorten
: 3
Audio-output (RMS)
: 50W

Hisense 65A7NQ

Ben je iemand die vooral van gemak houdt? De Hisense 65A7NQ biedt precies dat. De tv is simpel in gebruik, draait op het VIDAA-besturingssysteem en start razendsnel op. Met zijn 4K-beeld en ondersteuning voor Dolby Vision zie je mooie kleuren en scherpe beelden. Er zijn drie HDMI-poorten, voldoende voor al je apparaten. De tv heeft een redelijk slank ontwerp, ongeveer 80 mm dik. Het geluid van 20 watt RMS is prima voor dagelijks gebruik, al klinkt het met een soundbar net even beter.

Besturingssysteem: VIDAA U
Aantal HDMI-poorten
: 3
Audio-output (RMS)
: 20W

Samsung QE65Q80DAT

Wat deze Samsung QE65Q80DAT meteen bijzonder maakt, is het strakke ontwerp en de Direct Full Array-achtergrondverlichting. Daardoor zijn de zwarttinten diep en het contrast sterk. De tv is heel geschikt voor wie sportwedstrijden of actiefilms kijkt. Hij heeft vier HDMI 2.1-poorten en een krachtig geluid van 40 watt RMS, wat zorgt voor een volle klank bij films. Het scherm is vrij dun, met 54 mm, en draait op het vertrouwde Tizen-besturingssysteem dat soepel werkt.

Besturingssysteem: Tizen
Aantal HDMI-poorten
: 4
Audio-output (RMS)
: 40W

Philips 65PUS7609/12

Bij de Philips 65PUS7609/12 draait het om eenvoud en betaalbaarheid. De beeldkwaliteit is prima voor dagelijks gebruik, met 4K-resolutie en ondersteuning voor Dolby Atmos voor beter geluid. De tv werkt met Titan OS, dat simpel is en vlot laadt. Er zijn drie HDMI 2.1-poorten, genoeg om bijvoorbeeld een spelcomputer of extra box aan te sluiten. De tv is iets dikker dan sommige andere modellen, ongeveer 92 mm, en levert 20 watt RMS geluid. Philips is voor deze serie afgestapt van Google TV en levert de modellen nu met Titan OS.

Besturingssysteem: Titan OS
Aantal HDMI-poorten
: 3
Audio-output (RMS)
: 20W

▼ Volgende artikel
Brug te laag? Bocht te krap? Met campernavigatie verloopt je reis wél probleemloos
© ID.nl
Mobiliteit

Brug te laag? Bocht te krap? Met campernavigatie verloopt je reis wél probleemloos

Ga je op vakantie met je camper of met de caravan? Dan wil je vooral ontspannen rijden, zonder zorgen over te lage viaducten, smalle haarspeldbochten of weggetjes waar je amper kunt keren. Toch gebruiken veel mensen nog steeds een standaard autonavigatie, terwijl die niet is afgestemd op de afmetingen en het rijgedrag van een groter of zwaarder voertuig. In dit artikel lees je wat campernavigatie anders doet – en waarom dat handig is.

📍 Wat het verschil is tussen gewone navigatie en campernavigatie 📍 Waarom standaard navigatie niet altijd geschikt is voor campers of caravans 📍 Welke problemen speciale campernavigatie voorkomt 📍 Welke extra functies campernavigatie biedt 📍 Wanneer campernavigatie echt nodig is 📍 Waar je op moet letten als je campernavigatie wilt kopen 📍 Waarom een groter scherm handig is in een camper

Lees ook: Een airco in je caravan of camper? Dit zijn de mogelijkheden!

Een gewone navigatie – los toestel of via smartphone – is gebouwd voor personenauto's. Je voert een bestemming in, kiest eventueel tussen snelste of kortste route, en krijgt aanwijzingen gebaseerd op normale verkeersregels en gangbare voertuigafmetingen. Voor dagelijks gebruik werkt dat prima. Maar zodra je met een grote camper of een caravan op pad gaat, kom je al snel beperkingen tegen. Denk aan tunnels met een beperkte doorrijhoogte, wegen met maximale asdruk of gewichtslimiet, scherpe bochten in bergachtig gebied of dorpskernen waar je amper kunt keren of parkeren. Een standaard navigatie houdt daar geen rekening mee. Dat kan onderweg voor behoorlijk wat stress zorgen, of in het slechtste geval zelfs voor schade.

Wat doet campernavigatie anders?

Een speciaal campernavigatiesysteem is ontworpen met campers en auto's met aanhanger in gedachten. Je voert vooraf de lengte, breedte, hoogte en het gewicht van je combinatie in. Op basis daarvan worden alleen routes getoond die ook echt geschikt zijn voor jouw voertuig. En dat maakt een wereld van verschil.

Zo vermijd je automatisch bruggen waar je niet onderdoor kunt, te smalle weggetjes in dorpjes of natuurgebieden, steile hellingen waar je niet comfortabel kunt rijden of keren en wegen waar een caravan officieel niet is toegestaan. Veel campernavigaties bieden ook aanvullende functies. Denk aan filters voor campings, servicepunten of camperplaatsen, kaarten die je offline kunt gebruiken in gebieden zonder bereik, weergave van hellingspercentages en scherpe bochten onderweg en waarschuwingen voor zijwind, milieuzones of tolwegen. Sommige systemen kun je zelfs koppelen aan een achteruitrijcamera, wat handig is bij parkeren of keren op krappe plekken.

Wat je bij campernavigatie ook vaak ziet: een groter scherm dan bij standaard modellen. Dat is geen luxe, maar een bewuste keuze. De zitpositie in een camper is meestal hoger en wat verder van het dashboard af. Een scherm van 7 inch of groter zorgt dan voor beter overzicht en leesbaarheid, zonder dat je moet turen of knijpen met je ogen. Zeker als je tijdens het rijden snel de kaart of de aanwijzingen wilt checken, is dat een voordeel.

©GARMIN International ©2022

Voorbeelden uit de praktijk

Stel: je rijdt met een camper door de Ardennen. De kortste route volgens je telefoon gaat dwars door een dorpje met een smal bruggetje en steile oprit. Een standaard navigatie stuurt je daar zonder waarschuwing heen. Een campernavigatie herkent de beperkingen en kiest een alternatieve route via een doorgaande weg, ook al is die iets langer. Of je rijdt in Zuid-Frankrijk met een caravan achter je auto. Je komt bij een tunnel waar voertuigen hoger dan 2,60 meter niet doorheen mogen. Een gewone navigatie weet dat niet – een campernavigatie voorkomt dit soort problemen.

Is het altijd nodig?

Als je met een compacte buscamper reist die nauwelijks groter is dan een gewone auto, heb je in de praktijk minder snel last van beperkingen. Maar zodra je camper langer of hoger is, of je met een flinke caravan rijdt, wordt specifieke navigatie al snel een stuk comfortabeler – en veiliger. Ook voor langere reizen of tochten buiten West-Europa is het verschil merkbaar. Niet elk land signaleert hoogte- of gewichtsbeperkingen even duidelijk. Dan is het prettig als je navigatie dat voor je bijhoudt.

Campernavigatie kopen? Hier moet je op letten

Niet elk navigatiesysteem voor campers biedt dezelfde functies. Let daarom goed op de specificaties voordat je iets aanschaft. Controleer of je de voertuigafmetingen (lengte, breedte, hoogte, gewicht) kunt invoeren. Alleen dan kan het systeem echt rekening houden met obstakels op de route. Kijk ook naar het kaartmateriaal: is het actueel en dekt het voldoende landen? Zeker als je buiten West-Europa reist, is dat belangrijk. Sommige modellen bieden gratis kaartupdates, anderen niet. Let daarnaast op of er specifieke camper-POI's in het systeem zitten, zoals camperplaatsen, servicestations of campings. Ook de gebruikersinterface speelt een rol: is het systeem vlot te bedienen, ook als je onderweg bent? En niet onbelangrijk: hoe groot is het scherm? Bij voorkeur is dat minstens 7 inch. Een groter scherm is niet alleen prettiger tijdens het rijden, maar maakt het ook makkelijker om in een oogopslag hellingen, bochten en alternatieven te overzien. Ten slotte: als je al een achteruitrijcamera hebt, controleer dan of deze te koppelen is aan het systeem. Dat maakt het manoeuvreren op een krappe camping een stuk makkelijker.

Fijne vakantie!

Een campernavigatie lijkt op het eerste gezicht misschien een extra uitgave, maar het levert je onderweg vooral rust en gemak op. Geen stress over bruggen, geen gedoe bij keren, en geen verrassingen bij tunnels of bergwegen. Zeker als je vaker met je camper of caravan op pad gaat, is het een investering die je reis een stuk comfortabeler en ontspannen maakt.

P.S. Ook handig als je vaak op pad bent:

Een compacte camping-wasmachine