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.

Fresh 'n Rebel introduceert de Clam Ace 2, een draadloze over-ear koptelefoon die technologie en comfort slim samenbrengt. Hij klinkt niet alleen goed, maar past zich ook aan jou aan. Met gepersonaliseerd geluid, intelligente noise cancelling en een batterij die het moeiteloos meerdere dagen volhoudt is dit een koptelefoon die meebeweegt met jouw dag.

Partnerbijdrage - in samenwerking met Fresh 'n Rebel

Stilte wanneer jij dat wilt

Of je nu werkt, reist of ontspant: de Clam Ace 2 helpt je de juiste focus te vinden. Dankzij Adaptive Hybrid Active Noise Cancelling bepaal je zelf hoeveel van de wereld je hoort. De technologie filtert storend geluid weg, en jij bepaalt zelf hoeveel daarvan je wilt dempen. In de My Sound App stel je het niveau eenvoudig bij, afhankelijk van waar je bent – op kantoor, in de trein of thuis op de bank. Zo houd je zelf de controle over wat je wel en niet hoort.

Met de Ambient Sound Mode blijf je alert op wat er om je heen gebeurt. Het omgevingsgeluid wordt subtiel versterkt, zodat je bijvoorbeeld het verkeer hoort of iemand kort kunt aanspreken. De Quick Access-functie maakt het extra handig: houd kort de linkeroorschelp ingedrukt en je schakelt direct over naar hear-through, zonder instellingen te veranderen.

©Fresh ’n Rebel

Geluid dat zich aan jou aanpast

Iedereen hoort anders, en dat merk je pas echt met Personal Sound by Audiodo. Deze technologie, geïntegreerd in de My Sound App, meet met een gehoortest hoe goed jij verschillende frequenties waarneemt. Op basis daarvan wordt een geluidsprofiel aangemaakt dat de muziek afstemt op jouw gehoor. De lage tonen worden iets krachtiger waar nodig, de hoge juist helderder. Zo klinkt elke noot precies goed!

De app geeft bovendien volledige controle over je instellingen. Je kunt de equalizer aanpassen, knoppen een eigen functie geven, het volume begrenzen of batterijbesparing activeren. Alles in één overzichtelijke interface.

©Fresh ’n Rebel

Schakelen zonder onderbreking

De Clam Ace 2 ondersteunt Multipoint Bluetooth, waarmee je twee apparaten tegelijk kunt verbinden. Zo kun je moeiteloos wisselen tussen laptop en smartphone. Een inkomend telefoontje aannemen terwijl je muziek luistert of een video bekijkt? De koptelefoon schakelt automatisch over.

Tijdens gesprekken zorgen twee Environmental Noise Cancelling-microfoons dat je stem helder blijft, zelfs in een rumoerige omgeving. En met Wind Noise Cancelling blijft ook buiten het geluid helder, zelfs als het waait. Dankzij on-ear detectie pauzeert de muziek automatisch als je de koptelefoon afzet, en gaat hij verder zodra je hem weer opzet. Met het volumewieltje en de klikbare knop op de oorschelp bedien je muziek, noise cancelling en spraakassistent zonder je telefoon erbij te hoeven pakken.

©Fresh ’n Rebel

Dagenlang luisteren zonder opladen

Een van de grootste pluspunten van de Clam Ace 2 is de speeltijd. Met meer dan 100 uur luisteren op één lading hoef je nauwelijks nog aan opladen te denken. Zelfs met actieve noise cancelling ingeschakeld haal je nog 60 uur speeltijd, en met tien minuten snelladen heb je alweer acht uur muziek. Handig als je vaak onderweg bent.

Het draagcomfort is net zo goed doordacht. De zachte oorkussens vormen zich naar je oren, terwijl de flexibele hoofdband ook bij lange luistersessies prettig blijft zitten. Na gebruik klap je de Clam Ace 2 eenvoudig in en berg je hem op in het meegeleverde tasje.

Kleur en karakter

Fresh 'n Rebel staat bekend om zijn frisse kleuren, en dat zie je terug in de Clam Ace 2. Van subtiel Ice Grey en Storm Grey tot opvallender Dreamy Lilac, Dried Green, True Blue en Pastel Pink – er is altijd een uitvoering die bij je past. Welke kleur je kiest, maakt voor de prijs geen verschil: die is voor elke tint 99,99 euro.

©Fresh ’n Rebel

Dit maakt de Clam Ace 2 bijzonder

De Clam Ace 2 past zich aan jou aan. Hij filtert storend geluid weg, stemt het geluid af op jouw gehoor met Personal Sound by Audiodo en houdt het moeiteloos dagenlang vol. Een slimme koptelefoon die meedenkt, comfortabel zit en altijd klaarstaat. Zoals het hoort. Zoals jíj het hoort!

In de rubriek Waar voor je geld gaan we op zoek naar bijzondere producten voor een mooie prijs. Vinyl is de laatste jaren weer helemaal terug, maar die kun je natuurlijk alleen afspelen op een platenspeler. Wij vonden vijf interessante modellen voorzien van een stofklep, voor minder dan 275 euro.

Platenspelers worden steeds vaker aangeboden, en ook op Kieskeurig.nl zien we ze meer en meer in de verschillende aangesloten webshops. Wij vonden vijf mooie exemplaren voor je die ook nog eens zijn voorzien van een klep om het mechanisme en je platen te beschermen tegen stof.

Sony PS-LX310BT

De Sony PS-LX310BT is een volautomatische platenspeler. Dit betekent dat je met een druk op de knop de arm naar de plaat kunt bewegen om het afspelen te starten. Aan het einde van de plaat keert de arm automatisch terug naar zijn beginpositie. De speler is aangedreven met een snaar. Een kenmerkende functie is de ingebouwde Bluetooth-zender, waarmee je het geluid van je vinyl draadloos kunt doorsturen naar een Bluetooth-speaker, -soundbar of -hoofdtelefoon.

Mocht je de voorkeur geven aan een bekabelde opstelling, dan kan dat ook via de RCA-uitgang. De platenspeler heeft een ingebouwde phono-voorversterker. Dit maakt het mogelijk om de speler direct aan te sluiten op een versterker of actieve luidsprekers die geen speciale phono-ingang hebben. De aluminium draaischijf is ontworpen om trillingen te minimaliseren en een stabiele rotatie te waarborgen. De meegeleverde stofkap beschermt de plaat en de naald tegen stof.

Lenco L-3808

Bij de Lenco L-3808 heb je te maken met een direct aangedreven platenspeler, wat inhoudt dat de motor de draaischijf direct aandrijft zonder tussenkomst van een snaar. Dit zorgt voor een snelle start- en stoptijd. Een bijzondere eigenschap is de USB-aansluiting. Hiermee kun je de platenspeler verbinden met een computer om je vinylplaten te digitaliseren.

Verder beschikt dit model over een ingebouwde phono-voorversterker, die je naar wens kunt in- of uitschakelen. Hierdoor kun je hem aansluiten op een breed scala aan audiosystemen, zowel met als zonder specifieke phono-ingang. De arm is S-vormig en voorzien van een afneembare headshell, wat het wisselen van het element vereenvoudigt. De aanwezigheid van pitch control geeft je de mogelijkheid om de afspeelsnelheid handmatig fijn te stellen. Een doorzichtige stofkap houdt stof op afstand.

Audio-Technica AT-LP60XBT

De Audio-Technica AT-LP60XBT functioneert als een volautomatische, snaaraangedreven platenspeler. Het bedieningsgemak staat hierbij centraal: met knoppen voor start en stop kun je het afspeelproces eenvoudig beheren. De arm plaatst zichzelf op de groef en keert na afloop van de plaat vanzelf weer terug. Net als de Sony beschikt dit model over een geïntegreerde Bluetooth-functionaliteit. Dit maakt het mogelijk om draadloos verbinding te maken met maximaal acht verschillende Bluetooth-apparaten, zoals luidsprekers of een koptelefoon.

Voor een standaard opstelling is er een RCA-uitgang beschikbaar. De ingebouwde phono-voorversterker is uitschakelbaar, waardoor je de keuze hebt tussen aansluiting op een phono- of een lijningang van je versterker. De draaischijf is vervaardigd uit gegoten aluminium. Het meegeleverde element is een Dual Magnet-cartridge met een vervangbare naald. De stofkap is scharnierend en afneembaar.

Denon DP-29F

Dit model, de Denon DP-29F, is een snaaraangedreven en volautomatische platenspeler. Je bedient de speler met de start- en stopknoppen, waarna de toonarm automatisch naar het begin van de plaat beweegt en aan het einde weer terugkeert. Een belangrijk kenmerk is de ingebouwde, inschakelbare RIAA phono-equalizer. Dankzij deze voorversterker kun je de DP-29F direct aansluiten op een versterker of receiver via een standaard AUX- of lijningang, zonder dat een aparte phono-ingang nodig is.

De draaischijf is gemaakt van gegoten aluminium en de platenspeler wordt geleverd met een MM-element (Moving Magnet), zodat je na het aansluiten direct kunt beginnen met luisteren. Het geheel wordt beschermd door een stofkap die het mechanisme en je platen vrijhoudt van stof en vuil.

Lenco LBT-188

Ook deze Lencois uitgerust met een snaaraandrijving. Een opvallende functie van dit model is de ingebouwde Bluetooth-zender. Hiermee heb je de mogelijkheid om het geluid van je vinylplaten draadloos te streamen naar een compatibele Bluetooth-luidspreker of -hoofdtelefoon. Daarnaast is de platenspeler voorzien van een USB-aansluiting, waarmee je hem aan een computer kunt koppelen. Dit stelt je in staat om je platencollectie te digitaliseren.

De Lenco LBT-188 beschikt over een geïntegreerde phono-voorversterker, wat betekent dat je hem direct kunt aansluiten op de aux-ingang van vrijwel elke versterker of set actieve speakers. De toonarm is voorzien van een instelbaar contragewicht voor een nauwkeurige naalddruk. Het geheel wordt geleverd met een afneembare, doorzichtige stofkap die de draaitafel en de plaat beschermt.