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 betaalbare compacte televisies voor in de camper of caravan
Huis

Waar voor je geld: 5 betaalbare compacte televisies voor in de camper of caravan

Bij ID.nl zijn we dol op kwaliteitsproducten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Daarom speuren we een paar keer per week binnen een bepaald thema naar zulke deals. Ben je een camper- of caravanbeziiter? Dan hebben we voor jou een selectie gemaakt van compacte 24-inch televisies voor in die caravan of camper (of elke andere plek met beperkte ruimte)!

Ook op vakantie wil je af en toe een film kunnen kijken of op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen via het nieuws op tv. Daarom kan een televisie in je camper of caravan best handig zijn. Maar welke moet je dan hebben? De ruimte is vaak wat beperkt, dus een 48-inch televisie zit er dan niet in. De helft daarvan blijkt echter een prima formaat, als het op het woongedeelte aankomt.

Salora CUBE24 

De Salora CUBE24 is een stijlvolle 24-inch HD Ready led-tv met Android TV. Met ingebouwde Chromecast en Bluetooth biedt deze tv toegang tot streamingdiensten en draadloze connectiviteit. Dankzij HDR10-ondersteuning en Dolby-audio levert hij een helder beeld en rijk geluid. Drie hdmi-poorten en een slank ontwerp maken hem veelzijdig en geschikt voor diverse ruimtes. En dankzij Android TV kun je allerlei streaming-apps installeren, zoals Netflix of Disney+.

Philips 24PHS6808

Deze Philips 24-inch HD Ready tv combineert eenvoud met slimme functies. Met Pixel Plus HD-technologie biedt hij scherpe beelden en levendige kleuren. De tv ondersteunt HDR10 en HLG, en beschikt over Dolby Atmos-geluid. Met drie hdmi-poorten en ingebouwde wifi is hij ideaal voor kleinere ruimte

Samsung UE24N4305AKXXC

Deze smart-tv van Samsung heeft een led-display en een helderheid van 400 cd/m. De tv beschikt over wifi, twee hdmi-poorten en een usb-aansluiting, en ondersteunt diverse digitale signalen. Dankzij het slimme besturingssysteem kun je op deze Samsung-tv ook al je favoriete streaming-apps installeren.

Thomson Google TV 24

Deze slimme tv van Thomson 24HG2S14C is een 24-inch HD Ready televisie, voorzien van een lcd-display en direct-led-achtergrondverlichting. Hij ondersteunt meerdere digitale signalen en biedt zowel wifi als Ethernet-connectiviteit. Met een brede kijkhoek van 178 graden en een verversingssnelheid van 60 Hz levert hij goede beeldkwaliteit, zonder dat je voor dit toestel de hoofdprijs betaalt. Dankzij Google TV installeer je ook op deze televisie je favoriete (streaming-)apps. De televisie is geschikt voor het 12-Volt stroomnetwerk of de sigarettenaansteker in de caravan of camper.

Lenco DVL-2483BK

Deze veelzijdige Lenco DVL-2483BK is een HD Ready smart-tv met ingebouwde dvd-speler en 12V auto-adapter, waardoor deze makkelijk is aan te ideaal voor onderweg. Met HDR-ondersteuning, Dolby Digital Plus-geluid en een helderheid van 300 cd/m² biedt hij een goede kijkervaring. De tv draait op een Linux-besturingssysteem en is voorzien van diverse aansluitmogelijkheden. Ook hier is het erg prettig dat er een 12 Volt-aansluiting aanwezig is, waardoor je deze televisie heel gemakkelijk op het interne stroomnetwerk van je caravan of camper of de sigarettenaansteker kunt aansluiten. Met de voorgeïnstalleerde apps van Amazon Prime, Deezer, Facebook, Netflix, Twitch en YouTube kun je meteen aan de slag.

▼ Volgende artikel
Koelkast optimaal indelen: zo blijft je eten langer vers
© Odua Images
Huis

Koelkast optimaal indelen: zo blijft je eten langer vers

De temperatuur in je koelkast is niet overal hetzelfde. Zet je alles zomaar ergens neer, dan is de kans groot dat eten sneller bederft of je onnodig ruimte verspilt. Door bewust te kiezen wat je waar plaatst, blijft je eten langer vers en houd je je koelkast overzichtelijk.

Onderin de koelkast is het kouder dan bovenin. Zet je alles op de juiste plek, dan blijft je eten langer vers. In dit artikel leggen we uit hoe de temperatuurzones in je koelkast werken en wat je het beste waar kunt neerzetten.

Lees ook: Is het tijd voor een nieuwe koelkast?

Hoe koud moet je koelkast eigenlijk zijn?

Op veel verpakkingen staat dat je voedingsmiddelen koel moet bewaren, bijvoorbeeld onder de 7 graden. Maar dat is eigenlijk te warm. De ideale temperatuur in de koelkast is 4 graden. Nieuwe koelkasten kun je vaak zelf instellen op een exacte temperatuur. Bij oudere koelkasten stel je de temperatuur in met een draaiknop, meestal van 1 tot 5 of 1 tot 7. Veel mensen denken dat stand 1 het koudst is, maar het is juist andersom: hoe hoger de stand, hoe kouder de koelkast. Staat je koelkast op 1 en is het niet koel genoeg? Kies dan een hogere stand.

Hoe koud of warm het precies is, kun je aan zo'n draaistand helaas niet aflezen. Een koelkastthermometer biedt dan uitkomst. Die laat zien of je de koeling moet bijstellen.

©Christopher Habermann

Waar in de koelkast is het het koudst?

Elke koelkast is zo ontworpen dat het onderin het koudst is. Ook achterin is het kouder dan voorin. Hoe hoger je komt, hoe minder koud het wordt – relatief gezien dan. De deur is de warmste plek, omdat je die vaak opent en sluit. Daardoor stroomt er telkens warme lucht naar binnen, wat de temperatuur op die plek minder constant maakt. Onderin, vlak boven de groentelade, bewaar je dus het best bederfelijke producten zoals vlees, vis en vleeswaren. Laat die het liefst in de originele verpakking of doe ze in een goed afgesloten zakje, zoals een ziplock. Heb je verstelbare planken? Zorg dan dat je genoeg ruimte maakt op deze onderste plank.

De groentela is voor: groenten!

Bij veel mensen liggen er flessen frisdrank of blikjes bier in de groentela. Logisch, want liggend past dat vaak net wat makkelijker en je pakt het snel. Wil je je groenten langer vers houden? Dan kun je die flessen en blikjes beter ergens anders bewaren en de groentela gebruiken waarvoor hij bedoeld is!

Wel of niet in de koelkast bewaren?

Hieronder vind je een lijst met populaire groenten en fruit die je wel en niet in de koelkast bewaart. Dit helpt bij het tegengaan van bederf én smaakverlies. Tip: twijfel je? Kijk of de groente of het fruit in de supermarkt buiten de koeling ligt. Dat is vaak een goede aanwijzing.

✅ Wel in de koelkast bewaren

  • Bladgroenten zoals sla, spinazie en andijvie

  • Broccoli en bloemkool

  • Wortels

  • Radijs

  • Prei

  • Boontjes

  • Asperges

  • Champignons

  • Andijvie

  • Rode biet

  • Bosui

  • Kool (wit, rood, spitskool)

  • Bessen, aardbeien, frambozen (kort bewaren, bij voorkeur in het originele bakje)

❌ Niet in de koelkast bewaren

  • Tomaten (worden melig en verliezen aroma)

  • Komkommer (gevoelig voor kou, krijgt snel plekken)

  • Paprika (kan rimpelen en zachter worden)

  • Courgette

  • Avocado (tenzij rijp en nog niet gegeten)

  • Uien (liever droog en donker bewaren)

  • Knoflook

  • Aardappels

  • Pompoen

  • Aubergine

  • Tropisch fruit zoals bananen, mango, ananas

  • Citrusvruchten

Wat zet je op de andere planken?

Helemaal bovenin is een handige plek voor blikjes, pakjes en flesjes drinken. Ook sauzen en geopende potjes, zoals augurken of pesto, zet je hier overzichtelijk bij elkaar. Een plankje lager leg je producten als kaas, humus en andere spreads. Ook margarine, roomboter en bakboter kunnen daar prima staan — niet te koud en niet te warm.

Dit bewaar je in de deur van de koelkast

Onderin de deur van de meeste koelkasten zit een rek voor flessen en pakken. Daar zet je bijvoorbeeld melk, yoghurt, drinkzuivel, sap of witte wijn. Let er wel op dat de koelkast eigenlijk te koud is om wijn direct op drinktemperatuur te houden. Haal de fles dus op tijd uit de koeling.

Verder naar boven zit meestal een eierrekje en een paar smalle plankjes. Die zijn handig voor potjes mosterd, kleine flesjes met kappertjes of andere smaakmakers. Helemaal bovenin in de deur leg je Parmezaanse kaas of zakjes geraspte kaas

Ook interessant: Tips voor een lager verbruik van je koelkast en vriezer

Houd het netjes!

Vind je het lastig om je koelkast netjes te houden? Dan kunnen speciale koelkastdozen uitkomst bieden. Daarmee houd je bijvoorbeeld alle beleg bij elkaar, of kleine potjes. Er zijn ook handige mandjes die je onder een plank kunt hangen – ideaal om bijvoorbeeld tubes overzichtelijk te bewaren.

©Olga Yastremska, New Africa, Africa Studio

Algemene indelingstips

Na het herindelen ziet je koelkast er weer netjes uit. Maar om dat zo te houden, is wat discipline nodig. Zet gelijksoortige potten en flesjes bij elkaar en plaats aangebroken verpakkingen vooraan, zodat je ze als eerste gebruikt. Nieuwe potten saus hoeven nog niet in de koelkast; pas na openen zet je ze erbij. Heb je meerdere soorten vleeswaren of plakken kaas? Dan is een belegdoos met meerdere vakjes handig. Zo houd je alles overzichtelijk én goed afgesloten. Doe je net boodschappen en vul je een grotendeels lege koelkast weer helemaal? Zet dan tijdelijk de temperatuur iets lager, zodat alle producten snel afkoelen. En zet geen warme restjes rechtstreeks in de koelkast: die zorgen voor temperatuurstijging, wat slecht is voor de houdbaarheid van de andere etenswaren.

Toe aan een nieuwe koelkast?

Wil je vanaf het eerste moment een opgeruimde koelkast, denk dan vooraf goed na over hoeveel ruimte je nodig hebt. Hoe groot is je huishouden? Koop je vaak in één keer veel boodschappen of juist vaker kleine beetjes? Op witgoedsites kun je makkelijk filteren op inhoud van het koel- en vriesgedeelte. Let niet alleen op de inhoud in liters, maar ook op de indeling. Een slimme indeling met verstelbare planken of lades maakt vaak meer verschil dan een paar liter extra ruimte. Ook kun je meteen filteren op modellen die speciale vershoudzones hebben, voor groente/fruit en/of vlees en vis. Zo zie je meteen welke modellen passen bij jouw situatie.