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.

Nog niet zo heel lang geleden was een elektrische deken vooral iets voor omaatjes. Maar sinds de gasprijzen eind 2021 enorm opliepen, hebben we allemaal de warmtekussen en -dekens omarmd. Welk deel van je lichaam je ook wilt verwarmen: het aanbod is enorm. Tijd voor een uitgebreide test dus. Zaten we er warmpjes bij?

Het van oorsprong Duitse bedrijf Beurer richt zich vooral op producten die te maken hebben met beauty, medical en wellbeing. Dat loopt van haardrogers tot weegschalen en bloeddrukmeters. Maar van oorsprong – en we hebben het dan over 1919(!) – hield Beurer zich bezig met de productie van warmtekussens. Het is dan ook niet vreemd dat het bedrijf een aanzienlijk aantal warmteproducten in het assortiment heeft. Voor deze test probeerden we vier producten uit: een verzwaarde warmtemat (HK 145), een oplaadbaar warmtekussen (Heaty HK 77), een voetenwarmer met massagefunctie (FWM 45) en tot slot een elektrische bovendeken (HD 82 Stockholm). 

Voor gerichte warmte: HK 145 Cosy Weight Green Planet

We beginnen met de HK 145. Hoewel de HK 145 Cosy Weight door Beurer zelf als verwarmingskussen wordt aangeduid, zouden wij het toch eerder een warmtemat noemen. Dat komt door de langwerpige vorm (60x30 centimeter) en de geringe dikte (iets minder dan 9 centimeter). Heel geschikt dus om op specifieke delen van je lichaam te leggen – denk aan een stijve schouder of pijnlijke knieën. Ook als je bijvoorbeeld menstruatiekrampen hebt, kan de HK 145 helpen.

Bij het uit de doos halen viel meteen het gewicht van de mat op: ongeveer anderhalve kilo. Door de vulling van glaskralen is hij een stuk zwaarder dan traditionele warmtekussens. Wie wel eens onder een verzwaringsdeken heeft geslapen, weet hoe rustgevend dat werkt. Bovendien zorgen de kralen ervoor dat de warmte langer wordt afgegeven. Fijn is dat de mat gemaakt is van superzachte materiaal (100% gerecycled – de HK 145 maakt deel uit van de duurzame Green Planet-lijn).

©AK | ID.nl

De werking is heel simpel: stekker in het stopcontact en de gewenste stand kiezen. In totaal zijn er zes warmtestanden. Omdat wij enorme koukleumen zijn, vonden we de hoogste stand het lekkerst, maar dat is een persoonlijk iets. We hebben het kussen eerst uitgeprobeerd op onze de buik. Dat voelde door het verzwarende effect vooral heel ontspannend. Daarna was onze schouder aan de beurt (de combinatie een zekere leeftijd + 40 uur per week achter de laptop zitten is daar niet al te best voor). De warmte werkte snel en gericht: na een minuut of vijftien voelde de schouder duidelijk soepeler. Langer doorgaan was minder prettig, vooral door het gewicht en de harde rand van de mat, die in onze nek begon te drukken.

Om mee te knuffelen: HK 77 Heaty warmtekussen

Zeg je cosy warmte, dan zeg je al snel: warmtekussen. Maar dan wel eentje die in je interieur past. Dat hebben ze bij Beurer goed begrepen: het HK 77 Heaty kussen is verkrijgbaar met een corduroy hoes (in crème, oudroze, blauwgroen) of een velvet hoes (in taupe, roze. blauw). De hoes is wasbaar.

Net als bij de andere producten in deze test wordt ook de Heaty (wij probeerden de velvetblauwe versie) geleverd met een handleiding met een duidelijke schematische tekening waarop alle onderdelen en functies staan uitgelegd. Het enige wat we in de handleiding niet helemaal duidelijk vonden, was of je de accu kunt opladen terwijl hij nog in het zakje van het binnenkussen zat, of dat je hem eerst moet verwijderen. Voor de veiligheid hebben wij hem eruit gehaald. Het opladen zelf wijst zich vanzelf. Drie witte ledjes op het bedieningspaneel (het bruine label aan de buitenzijde) geven de voortgang van het opladen aan. Is de accu helemaal opgeladen, dan regel je via de drukknop op het paneel de hoogte van de warmte. Als het kussen aan staat, zie je zowel de ingestelde temperatuur-indicator als de ledjes van het batterijniveau.

©AK | ID.nl

Om met die warmte te beginnen: we kunnen niet anders concluderen dan dat het ultiem comfort is, snuggelen met een warm kussen. Wij als koukleumen opteerden natuurlijk voor de hoogste stand, maar ook na terugschakelen naar een lagere stand gaf het kussen nog steeds behaaglijke warmte af.

Wel vonden we dat de accu redelijk snel leegliep.Na ongeveer een uur op de hoogste warmtestand waren al twee van de drie witte ledlampjes uit. Volgens Beurer heeft de accu een maximale gebruiksduur van vier uur, maar dat geldt alleen voor de laagste stand. Op de hoogste stand haal je dus waarschijnlijk nét het einde van een romantische kerstfilm niet.

Warmte en ontspanning voor je voeten: FWM 45 voetenwarmer

Wie vaak koude voeten heeft, heeft niets aan een warmtekussen. Speciaal voor die mensen is er de FWM 45: een voetenwarmer met een teddyvoering, die twee verschillende warmtestanden heeft én twee verschillende massagestanden. Je kunt zowel de warmte als de massage afzonderlijk of tegelijkertijd gebruiken. Variatie genoeg dus.

Op een thuiswerkdag waarop het buiten behoorlijk koud was hebben wij de voetenzak onder het bureau gezet. Stekker in het stopcontact, even laten opwarmen en voeten erin. Aanvankelijk hielden we daarbij onze sokken aan. Dat voelde oké, maar echt warm: nee. Met blote voeten ging dat wat beter, hoewel het van ons nog wel wat warmer had gemogen. Jammer is dat de warmte alleen van een verwarmingselement aan de onderkant komt en dat de bovenkant niet elastisch sluit, waardoor er een opening blijft waardoor koude lucht naar binnen glipt. Kleine tip: vouw de teddyvoering uit in plaats van die over de zak te laten hangen, zodat je onderbenen beter bedekt zijn. Doen, wat ons betreft.

©AK | ID.nl

Bijzonder aan deze voetenwarmer (geschikt voor voeten tot en met maat 47) is dat er een massagefunctie op zit. Je kunt daarbij kiezen uit twee standen: rustgevend en verkwikkend. De rustgevende modus (stand 1) doet precies wat hij belooft. Je voelt de trilling in je voeten en kuiten. Het is niet hinderlijk en vooral ontspannend. We kunnen ons voorstellen dat dit een prettige stand is bij het tv-kijken na een dag hard werken. Tv-kijken terwijl de verkwikkende modus (stand 2) aan staat, zouden we zelf niet zo snel doen. Het masseren gaat in deze stand namelijk een stuk harder (en maakt ook wat meer geluid). Voelt het vervelend? Nee, dat niet. Maar het voelt ook niet heel lekker – je bent je vooral heel de tijd bewust van het getril onder je voeten. Wij vonden het lastig om ons tijdens deze stand te focussen op ons werk.

Om nooit meer onderuit te kruipen: HD 82 Stockholm warmtedeken

Reviewen is soms hard werken, maar soms is het een feestje. Het uitproberen van de HD 82 warmtedeken was zo'n feestje. Dankzij zijn afmetingen (130x180 centimeter) kun je er helemaal in wegkruipen. Op de handig verlichte bedieningseenheid kun je kiezen uit zes warmtestanden, waarbij koukleumen zoals wij ook bij een lagere stand dan de hoogste nog heerlijk warm blijven.

©AK | ID.nl

De deken is heel zacht (fleece) en ziet er luxueus uit. Geen deken die je na gebruik opbergt omdat hij lelijk staat in je interieur, maar echt een deken om standaard op de bank te hebben liggen. Een fijn idee daarbij is dat er een veiligheidssysteem is ingebouwd: bij een storing schakelt de deken automatisch uit. Ook wanneer hij drie uur heeft aangestaan, schakelt hij automatisch uit. Dat voorkomt dat je hem zelf vergeet uit te zetten. Scheelt weer op je energierekening! Niet veel, want een gemiddelde warmtedeken verbruikt ongeveer 100 watt per uur. Na drie uur is dat dus ongeveer 0,3 kWh. Bij een gemiddelde elektriciteitsprijs van 0,28 euro per kWh (niveau november 2025; bron: ANWB) kom je uit op net iets meer dan 9 cent. Dat is veel goedkoper dan drie uur de kachel aan… 

FRITZ! heeft de Mesh Set 1700 uitgebracht, een nieuwe wifi 7-oplossing die je gewoon in het stopcontact prikt. De compacte set bestaat uit kleine repeaters die samen één groot draadloos netwerk vormen, bedoeld om in elke hoek van het huis snel en stabiel internet te bieden.

De set draait om de vernieuwde FRITZ!Repeater 1200 AX, nu uitgerust met wifi 7 en goed voor snelheden tot 3.600 Mbit/s op de 2,4- en 5GHz-banden – een toename van ongeveer 600 Mbit/s ten opzichte van het vorige model. Dankzij multigigabit-wifi kunnen meer apparaten tegelijk verbonden zijn zonder dat de snelheid merkbaar daalt. De nieuwe wifi 7-functie Multi-Link Operation maakt het mogelijk om data gelijktijdig via beide frequentiebanden te versturen, wat de stabiliteit verder verbetert. Voor vaste apparaten is er bovendien een gigabitpoort aanwezig.

Omdat de repeaters direct in het stopcontact worden gestoken, nemen ze nauwelijks ruimte in en zijn ze eenvoudig te installeren. Gebruikers kunnen kiezen voor een set met twee of drie repeaters, afhankelijk van de grootte van de woning. De FRITZ!Mesh Set 1700 werkt het best samen met een FRITZ!Box, maar kan ook worden gekoppeld aan routers van andere merken. In dat geval fungeert de eerste repeater als centrale wifi-regelaar.

Goed om te weten: alle FRITZ!Box-routers en repeaters worden in Europa geproduceerd, krijgen vijf jaar garantie krijgen en ontvangen gratis beveiligings- en functie-updates.

Beschikbaarheid

De FRITZ!Mesh Set 1700 is per direct verkrijgbaar als set van twee of drie repeaters. De afzonderlijke repeater is ook los te koop onder de naam FRITZ!Repeater 1700.