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.

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.

Bij ID.nl zijn we dol op kwaliteitsproducten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Een paar keer per week speuren we binnen een bepaald thema naar zulke deals. Met de feestdagen in aantocht gaan we weer gezellig met z'n allen eten. En omdat gourmetten daarbij erg populair is, zijn we op zoek gegaan naar vijf betaalbare modellen geschikt voor tot 10 personen.

Met een gourmetstel maak je avonden extra gezellig en informeel. Iedereen eet in zijn eigen tempo omdat je zelf bepaalt hoeveel je in je pannetje of op je grill legt. En zo is er ook meer tijd om lekker te kletsen. Wij vonden vijf mooie gourmetstellen geschikt tot wel 10 personen.

Tristar RA‑2746 Gourmetstel – 8 personen

De Tristar RA‑2746 is een gourmetstel waarmee je samen met het hele gezin of vriendengroep kunt bakken en grillen. Het apparaat heeft een vermogen van ongeveer 1400 watt en is voorzien van één grote bak‑ en grillplaat, zodat je tegelijk vlees, vis en groenten kunt bereiden. Dankzij de PFAS‑vrije antiaanbaklaag koeken ingrediënten niet vast en maak je het oppervlak na het eten eenvoudig schoon.. Bij de set worden acht kleine pannetjes meegeleverd, zodat iedereen zijn eigen gerecht kan samenstellen. De antislipvoetjes houden het toestel stevig op tafel en het snoer is lang genoeg voor gebruik aan een eettafel. Verder is het gourmetstel geschikt voor maximaal acht personen.

Tefal Inox & Design RE4588 - 10 personen

Bij de Tefal Inox & Design RE4588 richt alles zich op een combinatie van raclette en gourmet. Je beschikt over een groot vermogen van 1350 watt en een verstelbare thermostaat, zodat je de temperatuur precies kunt regelen voor vlees, groenten of raclettekaas. De tien bijgeleverde pannetjes en de grillplaat hebben een antiaanbaklaag waardoor je weinig olie hoeft te gebruiken en het schoonmaken minder tijd kost. Tefal heeft het snoer met ongeveer twee meter vrij lang gemaakt, waardoor je meer vrijheid hebt om het toestel op tafel te plaatsen. Een ingebouwd indicatielampje toont wanneer het apparaat de ingestelde temperatuur heeft bereik. Het apparaat wordt geleverd met hittebestendige handgrepen voor veilig gebruik en is geschikt voor maximaal tien personen.

Princess Raclette Gourmetstel XL - 10 personen

Met de Princess Raclette XL haal je een gourmet‑ en raclette‑stel voor tien personen in huis. De set gebruikt een vermogen van ongeveer 1500 watt en heeft een extra grote bakplaat voor vlees en groenten. De plaat is uitneembaar en heeft een PFAS‑vrije antiaanbaklaag, waardoor je niet veel olie nodig hebt en het toestel gemakkelijk schoonmaakt. Bij het apparaat worden tien pannetjes geleverd; zo kan iedereen tegelijkertijd minipannetjes gebruiken. De temperatuur regel je via een draaiknop, terwijl een controlelampje aangeeft dat het toestel opwarmt. Koelblijvende handgrepen en antislipvoetjes dragen bij aan veilig gebruik.

Princess Dinner4All Circle - 4 personen

De Princess Dinner4All Circle is een ronde gourmetset bedoeld voor kleinere groepen. Het apparaat is voorzien van een ronde bakplaat met een diameter van ongeveer 30 centimeter en gebruikt een vermogen van 1000 watt. Via een draaiknop stel je de temperatuur in tot circa 250 °C, waardoor je van langzaam garen tot snel grillen verschillende bereidingswijzen kunt kiezen. De set wordt geleverd met meerdere individueel te gebruiken kooktegels, zodat iedereen op zijn eigen tegel kan bakken zonder smaken te mengen. Dankzij de antiaanbaklaag zijn de platen eenvoudig schoon te maken, terwijl antislipvoetjes het toestel stabiel houden. Het snoer is ongeveer twee meter lang, waardoor je het gemakkelijk midden op tafel zet.

Princess Dinner4All Pure - 4 personen

Deze Dinner4All Pure‑gourmetset van Princess is opgebouwd uit meerdere kleine bakplaten, zodat elke gebruiker zijn eigen kookgedeelte heeft. Het systeem bestaat uit vier bamboe plates met antiaanbaklaag en afzonderlijke bakplaatjes, die samen op één centrale powerbox van 1000 watt worden aangesloten. Doordat iedere plaat een eigen stekker heeft, kun je de opstelling uitbreiden of verkleinen; handig als je met twee, drie of vier personen wilt eten. Het apparaat heeft een controlelampje en een eenvoudige bediening; je steekt de stekker in het stopcontact en kiest een temperatuur met de draaiknop. Dankzij de non‑stick afwerking maak je de platen na afloop gemakkelijk schoon.

De Ring Outdoor Cam Pro is een redelijk prijzige, slimme beveiligingscamera voor buiten die flink wat in zijn mars heeft. Het apparaat kost 199,99 euro en daar komt – waarschijnlijk – nog maandelijks een abonnement bovenop.

De nieuwe Ring Outdoor Camera Pro heeft een compact, stabiel en minimalistisch ontwerp waardoor je hem direct als een Ring-apparaat herkent. Dankzij de compacte afmetingen kun je hem subtiel aan de muur ophangen. Je bent verzekerd van bescherming tegen weer en wind (een IP-rating is niet bekend) en er is een extra afdekking voor de kabelaansluitingen. Ring levert de camera daarnaast met een kogel-gelagerde muurbeugel en montagemateriaal. De stroomvoorziening verloopt via de usb-c-kabel achterop; dit is helaas geen model met eigen batterij.

De installatie is, zoals gebruikelijk bij Ring, snel en ongecompliceerd. Je maakt verbinding via wifi na het scannen van de QR-code en over het algemeen is de verbinding stabiel. We hebben gedurende de testperiode geen storingen opgemerkt. Mocht je de camera willen ophangen, dan moet je wel zelf even een gaatje boren; daar zit voornamelijk het werk in. In de doos zit overigens alles wat je nodig hebt om dat te doen. Denk dan aan die eerdergenoemde muurbeugel, maar ook aan alle schroeven en dergelijke. Je hoeft alleen de boor er zelf bij te pakken.

©Wesley Akkerman

Weinig zeggenschap over het beeld

De Ring Outdoor Cam Pro heeft een 4K-resolutie en een brede kijkhoek van 140 graden. Overdag zorgen natuurlijke kleuren en HDR-ondersteuning ervoor dat details en gezichten duidelijk herkenbaar blijven, zelfs bij tegenlicht. 's Nachts schakelt de camera automatisch over op helder zwart-witbeeld dankzij infrarood. Het systeem is bovendien in staat nachtvisie in kleur te leveren, maar daarvoor is er wel voldoende licht nodig. Hij schakelt automatisch van stand op basis van de hoeveelheid licht; je kunt helaas niet zelf bepalen of je in kleur of zwart-wit filmt.

Ring maakt verder gebruik van betrouwbare bewegingsdetectie, waarbij je via de app zones kunt instellen om vals alarm te voorkomen. De Ring Outdoor Cam Pro heeft 3D-bewegingsdetectie en Bird's Eye View (een typische Ring-uitvinding) voor nauwkeurige afstandsmetingen en het volgen van bewegingen. Met een Ring Protect-abonnement krijg je toegang tot geavanceerde herkenning van personen, dieren en voertuigen. Voor zaken als tweewegcommunicatie en de live-feed hoef je gelukkig niet in de buidel te tasten.

Verplichte cloudopslag

Over het abonnement gesproken: daarmee krijg je ook nog toegang tot een uitgebreide videohistorie. Dat kost je wel minimaal 3,99 euro per maand. De opgenomen beelden blijven dan voor 180 dagen bewaard. Een belangrijk punt blijft echter de cloud-exclusiviteit; Ring maakt het nog steeds niet mogelijk om beelden lokaal op te slaan. Je bent dus verplicht een abonnement af te nemen als je je huisbeveiliging een beetje serieus neemt. De app faciliteert wel een overzichtelijk rechtenbeheer voor gezinsleden en waarschuwt bij allerlei ongeregeldheden.

De Ring-camera integreert tot slot met Alexa (de slimme assistent van Amazon) en IFTTT (een gratis en eenvoudige service voor smarthome-automatiseringen), maar mist helaas ondersteuning voor Google Home en Apple HomeKit (zoals dat al jaren het geval is). Via de Ring-app, beschikbaar voor Android en iOS, heb je de controle over de instellingen, inclusief het in- of uitschakelen van de sirene en bewegingsdetectie. De app toont een overzicht van gebeurtenissen en maakt het mogelijk voorgeprogrammeerde berichten af te spelen voor je bezoekers.

Lees ook onze review van de Ring Floodlight Cam Pro (2e gen)

Ring Outdoor Cam Pro kopen?

De Ring Outdoor Cam Pro biedt fijne hardware, waaronder 4K-video met 10x digitale zoom (die nog redelijk acceptabel is ook). De installatie is eenvoudig, maar de beveiligingscamera mist wel de nodige smarthome-integraties (waardoor hij dus niet voor iedereen heel handig is). Bovendien is hij aan de prijzige kant en heb je voor het optimale gebruik een abonnement nodig, waardoor je maandelijks of jaarlijks terugkerende kosten hebt. Daardoor betaal je hier meer voor dan bij Eufy, en daarom is de Outdoor Cam Pro alleen interessant als je al andere Ring-producten hebt.