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.

Behoefte aan totale rust tijdens je treinreis? De juiste koptelefoon filtert lawaai weg en verhoogt je concentratie. Ontdek waarom active noise cancelling (ANC) niet mag ontbreken. Wij laten je zien welke functies, zoals comfort en lange accuduur, belangrijk zijn voor de forens of gelegenheidsreiziger.

Reizen met de trein kan heerlijk zijn, maar luidruchtige medepassagiers en het gedender over het spoor verstoren nogal eens de rust. Een goede koptelefoon maakt hier het verschil tussen irritatie en ontspanning. Als je op zoek bent naar de beste optie voor onderweg, is er eigenlijk maar één technologie die er echt toe doet: active noise cancelling. In dit artikel lees je waar je precies op moet letten.

Waarom active noise cancelling onmisbaar is

De absolute topprioriteit voor elke treinreiziger is active noise cancelling, oftewel ANC. Deze techniek gebruikt microfoons aan de buitenkant van de oorschelpen om omgevingsgeluid op te vangen en een tegengeluidsgolf te produceren. Vooral het constante, lage gebrom van de treinmotor en de wielen op de rails worden hiermee effectief weggefilterd. Hoewel geen enkele koptelefoon álle geluiden volledig blokkeert, zorgen modellen met hoogwaardige ANC ervoor dat je op een normaal volume naar muziek of podcasts kunt luisteren zonder dat je het volume ongezond hard hoeft te zetten om het lawaai te overstemmen.

Over-ear versus in-ear in het openbaar vervoer

Naast de technologie is de pasvorm van groot belang voor de demping. Over-ear modellen, die volledig over je oren vallen, bieden van nature al een goede passieve isolatie. De oorkussens sluiten je gehoorgang af van de buitenwereld, wat de actieve ruisonderdrukking aanzienlijk ondersteunt. Voor de meeste forenzen is dit de beste keuze. In-ear oordopjes zijn weliswaar compacter en makkelijker mee te nemen, maar laten vaak toch iets meer geluid door omdat ze minder fysieke barrière opwerpen. Als comfort en maximale stilte voorop staan, wint de over-ear variant het sowieso.

©ER | ID.nl

Comfort en accuduur voor lange ritten

Omdat je in de trein vaak langere tijd stilzit, mag de koptelefoon niet gaan knellen. Let daarom goed op de kwaliteit van de hoofdband en de oorkussens; traagschuim (memory foam) is hierbij een aanrader omdat dit materiaal zich naar je hoofd vormt en de druk verdeelt. Daarnaast is de accuduur een belangrijke factor voor de frequente reiziger. Zoek naar modellen die minimaal 20 tot 30 uur meegaan met ANC ingeschakeld. Veel moderne koptelefoons beschikken bovendien over snellaadfuncties, waardoor je na 10 minuten laden weer uren vooruit kunt. Daarmee voorkom je dat je halverwege je reis opeens zonder muziek komt te zitten.

Connectiviteit en handige functies

Een functie die specifiek in de trein van pas komt, is de transparantiemodus. Hiermee versterk je tijdelijk het omgevingsgeluid via de microfoons, zodat je een omroepbericht van de conducteur kunt horen zonder je koptelefoon af te zetten. Ook multipoint-bluetooth is een waardevolle toevoeging voor forenzen die werken tijdens het reizen. Hiermee koppel je de koptelefoon gelijktijdig aan zowel je smartphone als je laptop, zodat je naadloos kunt wisselen tussen een videocall en je favoriete afspeellijst zonder opnieuw verbinding te hoeven maken.

Bij ID.nl zijn we gek op producten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt en die zijn voorzien van handige functies. Daarom gaan we een paar keer per week voor je op zoek naar zulke deals en kijken we op vergelijkingssite Kieskeurig.nl wat er zoal te vinden is. Dit keer: betaalbare smartphones met dual-sim voor minder dan 300 euro.

Met een dual-sim-telefoon kun je twee telefoonnummers tegelijkertijd gebruiken, zodat je bijvoorbeeld je zakelijke- en privénummer op één toestel kunt hebben. Dat scheelt weer het meeslepen van een extra telefoon wanneer je op pad bent. Wij zochten naar vijf betaalbare smartphones met dual-sim-mogelijkheden op Kieskeurig.nl voor minder dan 300 euro.

Motorola moto g35 5G / 128 GB

De Motorola moto g35 5G is een betaalbare telefoon met dual‑sim, waarvan één een nano-sim is, en de andere een eSim.. Het toestel heeft 128 GB opslag en draait op Android Het scherm meet ongeveer 17,1 cm (6,7 inch) en de batterij van 5 000 mAh zorgt voor een lange gebruiksduur Volgens de specificaties is de hoofdcamera 50 megapixel en ondersteunt het toestel 5G. De telefoon is waterafstotend en heeft een snelle oplader in de doos.

Samsung Galaxy A15 4G

De Samsung Galaxy A15 is een betaalbare smartphone met 4G‑ondersteuning. Volgens de specificaties heeft hij 128 GB opslag, een 6,5‑inch AMOLED‑scherm en draait hij op Android. De batterijcapaciteit bedraagt 5 000 mAh en de hoofdcamera is 50 megapixel. Dankzij de grote batterij en efficiënte processor kun je de telefoon gerust een dag gebruiken zonder opladen. Let op: deze telefoon is uitgebracht in december 2023, het gaat dus om een wat ouder model. Deze telefoon ondersteunt bijvoorbeeld daardoor geen 5G.

Xiaomi POCO C75 

De Xiaomi POCO C75 is een grote smartphone met een 6,88‑inch scherm. Hij beschikt over 128 GB opslagruimte, een 5 160 mAh batterij en wordt aangedreven door Android. De specificaties vermelden een 50 megapixel hoofdcamera en 13 megapixel selfiecamera. Het toestel ondersteunt dual‑SIM, zodat je twee nummers tegelijk kunt gebruiken. Met een prijs ruim onder de 150 euro (ten tijde van het maken van dit overzicht) is de C75 gericht op budgetbewuste gebruikers die toch een groot scherm en voldoende opslagcapaciteit willen.

Motorola Edge 60

De Motorola Edge 60 combineert een groot P‑OLED‑scherm van 6,67 inch met 5G‑ondersteuning. Het toestel is uitgerust met 256 GB opslagcapaciteit en draait op Android. In de specificaties staat een 5 200 mAh accu en een 50 megapixel camera. Het toestel heeft twee simkaartsleuven (dual‑SIM) zodat je eenvoudig kunt schakelen tussen privé‑ en werknummer. De waterdichte behuizing met IP68‑certificering beschermt tegen stof en water.

Xiaomi Redmi 15 256GB Dual SIM

De Xiaomi Redmi 15 is een betaalbare smartphone met een groot 6,9‑inch scherm en 256 GB opslag. De batterij heeft een capaciteit van 7 000 mAh, wat ruim voldoende is voor twee dagen gemiddeld gebruik. Het toestel ondersteunt dual‑sim en 4G, waardoor je twee simkaarten tegelijk kunt gebruiken. De specificaties melden een 50 megapixel hoofdcamera en een 8 megapixel frontcamera. Met een prijs van ongeveer 159 euro past deze smartphone ruim binnen het budget. Dankzij de grote opslag en de royale batterij is de Redmi 15 een interessante optie voor wie een dual‑sim‑telefoon zoekt zonder veel geld uit te geven.