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.

Amazon introduceerde kortgeleden een nieuwe generatie slimme speakers, waaronder de hier besproken Echo Dot Max. Volgens de fabrikant levert deze bescheiden luidspreker een verbeterde audiokwaliteit, terwijl de microfoon naar verluidt nauwkeuriger spraakopdrachten verwerkt. Met een adviesprijs van 109,99 euro is het ook nog eens een van de goedkopere smartspeakers in de markt. Hoog tijd voor een review!

Vergeleken met de voorgaande Echo Dot-speaker uit 2022 is het design ietwat op de schop gegaan. De behuizing oogt weliswaar nog altijd als een bolletje met als verschil dat er aan de voorzijde een stukje is 'afgesneden'. Je treft hier twee volumetoetsen en een aan-uitknop voor de microfoon. Rondom dit bedieningspaneel bevindt zich een blauwgekleurde ledring. Verder zit er aan de achterzijde een ingang voor de bijgesloten voedingsadapter.

©Maikel Dijkhuizen

Lichtgewicht wifi-speaker zonder accu

De bolvormige behuizing heeft een diameter van amper elf centimeter. Ondanks deze geringe afmetingen leent de wifi-speaker zich voornamelijk voor binnengebruik. Dit nieuwe model heeft namelijk, net zoals bij eerdere generaties het geval was, weer geen accu. Een gemiste kans, want de compacte constructie van 505 gram is in principe handzaam genoeg om ook als mobiele bluetooth-speaker te dienen.

De door ons geteste paarse uitvoering heeft naar onze smaak een nogal kitscherige uitstraling. Gelukkig is de Amazon Echo Dot Max er ook in een wit en grijs jasje. Die zien er al heel wat chiquer uit en zullen in jouw woonkamer niet misstaan. Het grootste deel van de kunststof behuizing is voorzien van een laagje stof. Dit materiaal voelt niet zo stevig aan zoals we bij veel bluetooth-speakers van onder andere JBL tegenkomen. Nou is dat niet zo'n probleem, want ten opzichte van weerbestendige speakers heeft dit exemplaar natuurlijk minder te lijden.

©Maikel Dijkhuizen

Verbinden en luisteren

De configuratie en bediening van het apparaat gebeurt via de Amazon Alexa-app op een smartphone. Dat gaat erg vlot. Na verbinding met wifi downloadt de Echo Dot Max eerst een firmwareupdate. In de behuizing zit trouwens een rappe wifi6E-adapter, waardoor het apparaat overweg kan met de snelste draadloze netwerken. Al met al duurt de configuratie slechts enkele minuten.

Je koppelt Spotify of een andere muziekdienst eenvoudig aan je Amazon-account. Zeg vervolgens hardop waarnaar je wilt luisteren. Met een spraakopdracht als “Alexa, speel Coldplay” hoor je binnen enkele ogenblikken de bijbehorende deuntjes. Gebruik je stem ook om bijvoorbeeld een liedje te skippen of het volume te wijzigen. De microfoon is zéér gevoelig. Zelfs zacht uitgesproken (fluister)opdrachten op enkele meters afstand verwerkt de speaker zonder morren.

Lees ook: Van mobiel naar desktop: waarom je Spotify op je pc moet proberen

De behuizing is weliswaar compact, maar toch slaagde Amazon erin om een tweeter en woofer te integreren. Kijken we binnen dezelfde prijscategorie naar de enigszins vergelijkbare Apple HomePod Mini, dan biedt dit nieuwe model van Amazon dus een extra audiodriver. Voor zo'n kleine speaker in deze prijsklasse hoef je uiteraard geen wonderen te verwachten, maar voor het opzetten van een achtergrondmuziekje voldoet dit product prima. Met name de hoge tonen klinken erg helder. Als we geconcentreerd luisteren, horen we ook een beetje bas. Deze lage tonen zijn ietwat ondervertegenwoordigd. Verder gaat het geluid op een hoog volume galmen en vervormen.

©Maikel Dijkhuizen

Smartspeaker met Alexa

Lange tijd legde Alexa van Amazon het af tegen de spraakassistenten van Google en Apple, maar sinds 2024 verstaat Alexa eindelijk ook Nederlands. Daarmee is de Echo Dot Max een serieus alternatief voor smartspeakers van de eerdergenoemde merken. Je kunt in de Alexa-app onder andere een wekker, timer, herinnering, agenda-afspraak en boodschappenlijst instellen.

De behuizing heeft een temperatuursensor, zodat je naar de kamertemperatuur kunt vragen. Je kunt ook allerlei andere verzoeken doen. Vraag bijvoorbeeld naar de weersverwachting of naar de leeftijd van een BN'er. Helaas gaat niet iedere stemopdracht even vlekkeloos. Zo weigert ons testmodel om een overzicht van het laatste nieuws af te spelen.

Een nuttige optie is dat je in huis andere smarthome-apparaten met Alexa-ondersteuning kunt bedienen, zoals slimme lampen, stekkers en thermostaten. Dat werkt eveneens via spraakopdrachten. Misschien komt de geïntegreerde aanwezigheidssensor goed van pas, zodat de smartspeaker geschikte apparaten zelfstandig kan in- en uitschakelen.

Amazon Echo Dot Max kopen?

Zoek je een slimme luidspreker met een redelijke audiokwaliteit voor het luisteren van achtergrondmuziek? Dan is de Amazon Echo Dot Max een interessante kandidaat. Dankzij een zeer gevoelige microfoon laat je allerlei stemopdrachten op deze smartspeaker los. Meestal verwerkt de Echo Dot Max probleemloos deze commando's, al gaat er soms ook weleens iets fout.

Heb je een pc met weinig opslagruimte dan loont het wellicht om in Windows 11 de bestandscompressie in te schakelen. Dan hebben we het niet over zip-archieven, maar de NTFS-compressie waarmee je bestanden, mappen en zelfs volledige schijven kunt verkleinen.

Eerst een waarschuwing

Dankzij compressie is het mogelijk om meer data op te slaan op dezelfde ruimte. In Windows 11 kun je NTFS (New Technology File System) aanspreken. Het nadeel van deze methode is dat het extra rekenkracht vraagt iedere keer dat je zo'n gecomprimeerd bestand opent. Hetzelfde gebeurt wanneer je na de bewerking het bestand sluit en er recompressie wordt toegepast. Gebruik deze methode dus voor data die je lange tijd niet gebruikt en waar extra laadtijd nauwelijks hinderlijk is.

Je kunt op deze manier ook een volledige schijf comprimeren, maar we raden af om dit met de opstartschijf te doen. Gebruik deze functie niet op usb-sticks en alleen op snelle schijven zoals ssd's. Het prestatieverlies zou teveel doorwegen. Bij jpg-afbeeldingen of mp3- of mp4-mediabestanden is de winst verwaarloosbaar.

Map comprimeren

Open Windows Verkenner en navigeer naar de map waarvan je de inhoud wilt verkleinen. Klik met de rechtermuisknop op de map en in het snelmenu selecteer je Eigenschappen. Open het tabblad Algemeen en klik op Geavanceerd. Bij de Geavanceerde kenmerken zie je onderaan Compressie en versleutelingskenmerken. Plaats een vinkje bij Inhoud comprimeren om schijfruimte vrij te maken. Klik op OK en klik daarna op Toepassen.

Selecteer indien nodig de optie Wijzigingen toepassen op deze map, submappen en bestanden en klik op de OK-knop. Net zoals voorheen kun je zo'n map openen en de bestanden bekijken in Verkenner. Om de volledige map te decomprimeren, open je opnieuw de Eigenschappen en volg je de beschreven stappen.

Station comprimeren

Het is mogelijk om een volledige schijf te comprimeren. Open Windows Verkenner en klik op Deze pc in het linkerdeelvenster. Klik met de rechtermuisknop op de opslagschijf die je wilt comprimeren. Selecteer onder het gedeelte Apparaten en stations de optie Eigenschappen. Daarna kun je opnieuw de optie aanvinken: Dit station comprimeren om schijfruimte te besparen.