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
Review Philips Café Aromis 8000-serie - Horecakoffie gewoon bij je thuis
© Philips
Huis

Review Philips Café Aromis 8000-serie - Horecakoffie gewoon bij je thuis

Thuis koffie van restaurantkwaliteit? De Philips Café Aromis 8000-serie belooft het. In deze review lees je of deze volautomaat de hype waarmaakt. Van perfect melkschuim tot minimaal onderhoud: ontdek waarom dit apparaat je lokale barista overbodig maakt, zelfs met gewone supermarktbonen!

Fantastisch
Conclusie

Dit is meer dan een keukenapparaat; het is een stukje levensgeluk. Je hoeft niet meer te kiezen tussen gemak en smaak. De Philips Café Aromis 8000 bewijst dat je dat perfecte koffiemomentje gewoon thuis kunt creëren. Zonder barista-cursus, zonder gedoe, maar mét die gelukzalige stilte na de eerste slok.

Plus- en minpunten
  • Barista-melkschuim zonder slangetjes
  • Haalt goud uit supermarktbonen
  • Stil in gebruik
  • Einde aan discussies dankzij gebruikersprofielen
  • Foolproof bediening: iedereen kan nu topkoffie zetten
  • Vakje voor gemalen koffie is wat knullig
  • Geen actieve kopjeswarmer
  • Plastic lekbak voelt goedkoop aan

Je kent het vast: je zit in je favoriete koffietentje, neemt een eerste slok van de cappuccino die je hebt besteld en valt even stil. De temperatuur, het mondgevoel, die volle smaak… alles lijkt te kloppen. En dan denk je aan de koffie thuis. Die is prima, of in elk geval best oké. Maar daar blijft het dan ook bij.

Dat dacht ik tenminste. Tot ik de Philips Café Aromis 8000-serie op mijn aanrecht installeerde en mijn keuken stante pede in een soort hippe koffiebar veranderde. De installatie van deze fraaie machine behelst niet meer dan een stekker in het stopcontact, water in het reservoir en een dosis verse koffiebonen bovenin. That’s it. Daarna kan het feest beginnen.

Hoewel de term 'restaurantkwaliteit' vaak niet meer dan een loze marketingkreet is, maakt dit apparaat dat woord opeens bizar concreet. Dat zit 'm in heel basale dingen: de koffie is direct op de juiste temperatuur (niet dat lauwe net-niet) en de smaak is vol en romig, zonder die nare bittere nasmaak. Dit apparaat lijkt bovendien precies te snappen wat jij wil; zonder dat je zelf als een bezetene aan de knoppen hoeft te draaien, staat er binnen de kortste keren een meer dan fatsoenlijke kop koffie voor je neus. Wat een topding!

©Philips

Bonen vs cups: fight!

Voor wie nog twijfelt om de overstap te maken van cups naar bonen: doe het. Het verschil is niet subtiel, het is een aardverschuiving. Waar capsules vaak toch een beetje vlak smaken, proef je hier ineens nuances die je eerder miste. Het apparaat oogt misschien intimiderend professioneel, maar de bediening is uiteindelijk net zo simpel als je gewend bent van je good old Nespresso.

Duurdoenerij niet nodig

Erg prettig is het feit dat de machine enorm vergevingsgezind is. Hippe koffiesnobs vertellen je doorgaans dat je zonder exclusieve bonen van 30 euro per kilo nergens bent. Onzin, blijkt nu. Zelfs met een zak supermarktbonen en een pak volle melk (lang houdbaar werkt het best!) tovert dit ding een resultaat tevoorschijn waar je u tegen zegt. Hij weet echt het maximale uit elke boon te persen. Luxe zonder dat je boodschappenlijstje ingewikkeld of overdreven duur wordt, ik hou ervan.

En dan de melk. Vaak is dat thuis niet meer dan een zielig laagje luchtbelletjes dat na tien seconden als sneeuw voor de zon verdwijnt. Hier niet. Dit schuim is stevig, rijk en blijft dapper overeind staan. M'n ochtendcappuccino heb ik dan ook spontaan heilig verklaard, maar de echte verrassing is wat mij betreft de optie 'Melange'. Die is gloeiend heet, heeft de ideale verhouding tussen melk en koffie (puristen verklaren me voor gek) en maakt me elke keer weer instant gelukkig. Ik was aanvankelijk wat sceptisch over dit soort voorgeprogrammeerde recepten, maar deze verhouding is zo perfect afgestemd dat het elke keer weer aanvoelt als een echte traktatie.

©Philips

'Wat willen jullie drinken?'

Bezoek over de vloer? Kom maar door met de bestellingen! Vroeger hoopte ik stiekem op de keuze voor zwart (want: geen gedoe met melk), nu draai ik mijn hand niet meer om voor een latte of espresso macchiato. Sterker nog, ik nodig mensen nu vol enthousiasme uit om een kopje koffie te komen doen, en de reacties zijn elke keer unaniem: "Wauw, lekkere koffie!" 

Het mooie is dat je specifieke voorkeuren van je bezoek niet elke keer opnieuw hoeft in te voeren. Dankzij de gebruikersprofielen heeft iedereen in huis zijn eigen 'knop'. De een wil de latte met extra melk, de ander wil 'm juist sterker: dat kun je allemaal opslaan. En de machine verrast ook in de breedte. Waar ik zelf inmiddels min of meer verslaafd ben aan de Red Eye (een pittige boost voor de korte nachten), scoor ik bij mijn dochter punten met de 'Babychino'-functie: alleen warm melkschuim. Lekker voor het slapen gaan. 

Voor de liefhebbers zitten er trouwens nog allerlei cold brew-opties in het assortiment. Niet helemaal mijn ding – koffie kan me niet heet genoeg – maar fijn dat het kan als de smaak (of het bezoek) daarom vraagt.

©Eelko Rol

Geen schoonmaak-nachtmerries

Dan het onderhoud. We kennen de horrorverhalen van schimmelende slangetjes in volautomaten en hopeloos verkalkte zetgroepen. De Café Aromis 8000 is wat dat betreft een verademing. Water bijvullen, bakje met koffiepucks legen en (belangrijk!) de melkhouder gewoon even omspoelen onder de kraan (schijnt zelfs in de vaatwasser te kunnen). Geen ingewikkeld gedoe; de machine spoelt zichzelf krachtig door bij het opstarten en afsluiten. Het ding staat er, hij werkt en zeurt verder niet om aandacht. Had ik al gezegd dat dit een topding is?

O, en er is een app. Is die noodzakelijk? Neuh. Is het lekker? Ja! Via de app kun je de machine alvast aan het werk zetten terwijl je zelf nog even je mail checkt in bed. Je weet: technologie is op zijn best als het je luiheid faciliteert, en dat heeft Philips hier goed begrepen.

©Philips

Conclusie? Dit is meer dan een keukenapparaat; het is een stukje levensgeluk. Je hoeft niet meer te kiezen tussen gemak (dag Senseo!) en smaak. De Philips Café Aromis 8000 bewijst dat je dat perfecte koffiemomentje gewoon thuis kunt creëren. Zonder barista-cursus, zonder gedoe, maar mét die gelukzalige stilte na de eerste slok.

Enige minpuntje is wellicht de prijs, want die is met 999 euro best fors. Maar reken maar uit: een cappuccino kost tegenwoordig al snel 4 euro, dus met 250 gloeiend hete geluksmomentjes thuis heb je deze machine er al uit. Dat moet je jezelf gewoon gunnen.

▼ Volgende artikel
Voormalige Assassin's Creed-baas klaagt Ubisoft aan
Huis

Voormalige Assassin's Creed-baas klaagt Ubisoft aan

Marc-Alexis Côté, die voorheen de Assassin's Creed-gamefranchise bij Ubisoft overzag, heeft dat bedrijf nu aangeklaagd.

Nieuw op ID: het complete plaatje

Misschien valt het je op dat er vanaf nu ook berichten over games, films en series op onze site verschijnen. Dat is een bewuste stap. Wij geloven dat technologie niet stopt bij hardware; het gaat uiteindelijk om wat je ermee beleeft. Daarom combineren we onze expertise in tech nu met het laatste nieuws over entertainment. Dat doen we met de gezichten die mensen kennen van Power Unlimited, dé experts op het gebied van gaming en streaming. Zo helpen we je niet alleen aan de beste tv, smartphone of laptop, maar vertellen we je ook direct wat je erop moet kijken of spelen. Je vindt hier dus voortaan de ideale mix van hardware én content.

Afgelopen oktober werd aangekondigd dat Côté vertrokken was bij het bedrijf. Dat gebeurde rond dezelfde tijd als dat Ubisoft de Assassin's Creed-franchise onderbracht onder Vantage Studios, een nieuwe dochteronderneming die het samen met Tencent heeft opgericht. Côté heeft decennialang aan de Assassin's Creed-franchise gewerkt en stond de laatste jaren aan het hoofd van de populaire spellenreeks.

Côté zou toen Assassin's Creed naar Vantage Studios ging een aanbod van Ubisoft hebben gekregen om een andere leidende positie binnen het bedrijf aan te nemen. Côté liet kort daarna publiekelijk weten dat deze positie niet vergelijkbaar was met zijn eerdere werk.

De aanklacht

Nu klaagt Côté Ubisoft dus aan, zo meldt CBC Radio Canada. Volgens hem zou hij de rol van 'Head of Production' aangeboden hebben gekregen binnen Ubisoft nadat Assassin's Creed binnen Vantage Studios werd ondergebracht, gevolgd door een mogelijke positie als 'Creative House'.

Volgens Côté zou hij daardoor leiderschap krijgen over "tweederangs" Ubisoft-franchises. Aangezien hij daarvoor de Assassin's Creed-franchise overzag, voelde dit voor hem als een wezenlijke stap terug.

Côté nam naar eigen zeggen twee weken vrij om over deze situatie te reflecteren. Aan het einde van die periode zou Ubisoft hebben geëist dat hij een besluit moest maken en besloot Côté dat dit een onacceptabele situatie was, en een "ontslag in vermomming". Hij eiste dan ook ontslagvergoeding, waarna hij te horen kreeg dat hij niet meer op werk hoefde te komen en Ubisoft aankondigde dat hij was vertrokken.

Volgens Côté heeft Ubisoft geclaimd dat hij vrijwillig is vertrokken, zodat men geen ontslagvergoeding hoefde te betalen. Côté eist nu twee jaar aan loon als ontslagvergoeding en 75.000 dollar aan schadevergoeding vanwege machtsmisbruik en schade aan zijn reputatie. In totaal komt dat neer op meer dan 1,3 miljoen dollar. Ook wil hij dat het concurrentiebeding komt te vervallen.

Vantage Studios en Assassin's Creed

Ubisoft richtte vorig jaar samen met het Chinese Tencent de dochteronderneming Vantage Studios op. Daar zijn de drie belangrijkste Ubisoft-franchise in ondergebracht, namelijk Assassin's Creed, Far Cry en Rainbow Six. Ook de ontwikkelteams die aan deze reeksen werken maken nu onderdeel uit van Vantage Studios.

De Assassin's Creed-franchise is al jarenlang een van de belangrijkste gamereeksen van de Franse uitgever Ubisoft. In de spellen gebruiken spelers parkour, stealth en gevechten om diverse exotische locaties uit de geschiedenis te verkennen. Het meest recente deel is het vorig jaar uitgekomen Assassin's Creed Shadows.