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.

Toen je je laptop kocht, keek je waarschijnlijk vooral naar de processor, de grafische chip en hoeveel GB werkgeheugen erin zit. Of dat werkgeheugen DDR4 of DDR5 is, is voor de meeste mensen geen doorslaggevende factor. Toch is het wel handig om te weten wat de verschillen zijn tussen DDR4, dat je vooral in oudere laptops tegenkomt, en DDR5, dat bij nieuwe modellen meestal de standaard is. DDR5 kan per seconde meer data verwerken dan DDR4. Wat dat verschil betekent en wanneer extra gigabytes meer opleveren dan de stap naar DDR5, lees je in dit artikel.

De techniek achter DDR4 en DDR5

Het grootste verschil tussen DDR4 en DDR5 zit in de datasnelheid en bandbreedte. Zie het als een digitale weg: DDR4 is een prima route waar het verkeer netjes doorrijdt, DDR5 is een bredere snelweg waar per seconde meer data overheen kan. Daardoor hoeft de processor bij zware taken waarbij veel data heen en weer gaat (denk bijvoorbeeld aan videobewerking) minder vaak te wachten op nieuwe informatie. Let wel: die extra 'rijstroken' leveren pas winst op als je processor, grafische chip en software er ook echt gebruik van maken. Bij lichte taken, zoals browsen en tekstverwerken, is werkgeheugenbandbreedte zelden de bottleneck. Gaat dat langzaam, dan heeft dat eerder te maken met de processor, opslag, of de browser.

DDR5 kan ook helpen met het energieverbruik, omdat het op een lagere spanning werkt: 1,1 volt in plaats van 1,2 volt bij DDR4. In een laptop kan dat iets schelen, al hangt het effect af van wat je doet en hoe de rest van het systeem is opgebouwd. Daarnaast zit bij DDR5 een deel van de stroomregeling op de geheugenmodule zelf. Dat kan de stroomvoorziening stabieler maken, maar het maakt de module ook wat complexer om te produceren.

Wat biedt DDR5 in de praktijk?

DDR5 komt vooral tot zijn recht bij taken die veel werkgeheugenbandbreedte vragen, zoals 8K videobewerking of complexe simulaties. Daarbij blijft de processor (en soms de GPU) meestal de doorslaggevende factor: die bepaalt of je systeem zo'n klus überhaupt vlot aankan. DDR5 kan helpen om wachttijd te verminderen, maar het maakt een trage CPU niet ineens snel. Een ander voordeel is dat je per module hoge capaciteiten kunt halen. Voor zware desktop-werkstations zijn systemen met 256 GB aan werkgeheugen inmiddels realiteit. Bij laptops ligt die grens doorgaans lager, vaak rond de 128 GB, omdat ze meestal minder geheugenslots hebben. Bovendien is het werkgeheugen bij veel modellen vastgesoldeerd, waardoor je later niet kunt uitbreiden.

©Batorskaya Larisa

DDR5 voor gamers: nodig of niet?

Voor gamers blijft het voordeel van DDR5 vaak beperkt. In veel games gaat het om een klein verschil, en op 1440p of 4K zie je dat meestal nog minder terug omdat je dan eerder tegen de grens van de videokaart aanloopt dan tegen die van het werkgeheugen. Ook hier geldt: de keuze voor CPU en vooral GPU bepaalt je gameprestaties veel sterker dan de stap van DDR4 naar DDR5. Dat verschil tussen DDR4 en DDR5 is onderzocht in een vergelijkingstest van de gezaghebbende site Tom's Hardware. Daarbij ging het bijvoorbeeld om 3% verschil in gameprestaties in Assassin's Creed Valhalla, 2% in Far Cry 6, Tom Clancy's Ghost Recon Breakpoint, Watch Dogs: Legion en Borderlands 3, en 1% in Shadow of the Tomb Raider en Wolfenstein: Youngblood.

©Crystal Dynamics

Is een laptop met DDR4 nog goed genoeg?

Ja, voor de meeste Nederlanders is een laptop met DDR4 nog steeds goed genoeg. Gebruik je hem vooral voor internetten, Netflix kijken, Microsoft Office en af en toe een simpele fotobewerking, dan merk je in de praktijk nauwelijks verschil tussen DDR4 en DDR5. Bij laptops is DDR4 of DDR5 bovendien vaak geen losse keuze: het hangt samen met de generatie processor die in het model zit.

DDR5 kan wel voordeel geven bij zwaardere taken waarbij de computer grote hoeveelheden data tegelijk moet verwerken, maar dat wordt pas echt interessant als je met zware programma's werkt, of als je games zo soepel mogelijk wilt laten lopen - ervan uitgaande dat je CPU en GPU die werklast ook aankunnen. Denk aan situaties waarin je merkt dat je laptop moeite heeft om alles bij te houden, ook al staat de beeldkwaliteit niet eens extreem hoog. In veel situaties blijft het verschil klein. Belangrijker is vaak de hoeveelheid werkgeheugen: 16 GB voelt meestal merkbaar fijner dan 8 GB, ongeacht of het DDR4 of DDR5 is.

DDR4 is niet meer vanzelfsprekend goedkoop

Lange tijd was DDR4 de slimme, goedkope keuze als je vooral op de prijs lette: het verschil met DDR5 was groot. Door de huidige tekorten klopt dat beeld minder. DDR4-geheugen is flink duurder geworden; in sommige gevallen is de prijs zelfs meer dan verdubbeld. DDR5 is ook duurder geworden, maar omdat de productie van DDR4 wordt afgebouwd, kan DDR4 relatief harder in prijs oplopen. Daardoor ligt DDR4 in veel gevallen dichter tegen DDR5 aan dan je zou verwachten. Wie nu een nieuw systeem koopt, is met DDR4 vaak nog steeds het minst kwijt, alleen is 'goedkoop' bij werkgeheugen momenteel een rekbaar begrip.

©ronstik

Upgraden: wat wel en niet kan

DDR4 en DDR5 zijn nooit onderling uitwisselbaar, ook niet in een desktop. De inkeping zit op een andere plek en het platform moet het juiste type werkgeheugen ondersteunen. Je kunt dus geen DDR5 plaatsen in een systeem dat voor DDR4 is gemaakt, en andersom ook niet.

Bij laptops betekent dit meestal dat als je wilt overstappen op DDR5 je een nieuwe laptop zult moeten kopen. Veel laptops hebben namelijk geen uitbreidbaar werkgeheugen meer: de geheugenchips zitten voor ruimte- en kostenbesparing op het moederbord gesoldeerd, en bij sommige ontwerpen zelfs in hetzelfde pakket als de processor. Dan kun je later niets meer bijprikken. Dat is ook precies waarom DDR4 vs DDR5 bij laptops zelden de hoofdvraag is: je kiest een model, en daar hoort dit type geheugen bij.

Bij een desktop heb je vaak meer speelruimte, maar ook daar is het geen kwestie van alleen de geheugenmodules wisselen. Wil je van DDR4 naar DDR5, dan heb je een moederbord nodig dat DDR5 ondersteunt, en vaak ook een processor die bij dat moederbord past. Heb je vooral te weinig werkgeheugen (bijvoorbeeld 8 of 16 GB) en merk je dat je pc daardoor traag wordt, dan is extra DDR4 bijplaatsen meestal de goedkoopste verbetering. Pas als je toch al toe bent aan een grotere upgrade van je pc, wordt de stap naar DDR5 logisch.

Wanneer moet je echt upgraden?

Echt upgraden is pas zinvol als je merkt dat je huidige machine niet meer probleemloos werkt bij zware klussen zoals grote fotobestanden bewerken, video's monteren of veel dingen tegelijk doen. Heb je nu een laptop met 16 GB of 32 GB DDR4 die nog vlot werkt? Blijf die dan vooral gebruiken zolang de prijzen zo hoog liggen. Twijfel je, kijk dan eerst wat de oorzaak van de mindere prestaties is: zit je werkgeheugen tegen zijn limiet, of zijn het vooral je processor of GPU die de klus niet bijbenen?

Zo controleer je of je extra RAM nodig hebt

Voordat je besluit om een flinke investering te doen in een nieuw systeem of extra geheugen, is het slim om te kijken hoe je huidige computer presteert onder druk. Je kunt dit eenvoudig zelf testen op zowel Windows als Mac.

Windows

Open eerst de programma's die je normaal gesproken tegelijk gebruikt, zoals je browser met veel tabbladen, Word en een videocall. Druk daarna op Ctrl + Shift + Esc om Taakbeheer te openen. Ga naar het tabblad Prestaties en klik op Geheugen. Kijk vervolgens naar de grafiek en het percentage dat in gebruik is: blijft dat langere tijd rond de 80 tot 90 procent hangen terwijl je gewoon je dagelijkse werk doet, dan zit je tegen de grens van je werkgeheugen aan. Dat merk je vaak aan kleine haperingen, zoals tabbladen die trager laden of apps die later reageren. Zie je tegelijk dat je pc veel met de schijf bezig is, bijvoorbeeld omdat programma's ineens langzamer worden terwijl je opslaglampje blijft knipperen, dan is de kans groot dat Windows tijdelijk data op de SSD parkeert omdat het werkgeheugen volloopt.

Apple

Open je gebruikelijke programma's en druk daarna op Command + Spatiebalk. Typ Activiteitenweergave en druk op enter. Klik bovenin op het tabblad Geheugen en kijk onderaan naar de grafiek bij Geheugendruk. Is die groen, dan is er niets aan de hand. Wordt de grafiek geel of rood, dan heeft je Mac meer geheugen nodig om alles vlot te blijven draaien. Let ook op Gebruikte swap: als dat oploopt tot meerdere gigabytes, dan is je werkgeheugen in de praktijk te krap.

Energieopslag stond lang gelijk aan een technische puzzel van losse kastjes en kabels. De Hoymiles HiOne rekent daar definitief mee af. Dit systeem integreert krachtige prestaties in één strakke, modulaire zuil die gezien mag worden. Ben jij klaar voor de volgende stap in energieonafhankelijkheid? Wij doken in de specificaties van deze stille krachtpatser.

Partnerbijdrage - in samenwerking met Hoymiles

Geen kabelbrij, maar strak design

Wie zijn garage of technische ruimte netjes wil houden, zit niet te wachten op een wirwar van kastjes en leidingen. De HiOne lost dit op met een slim modulair ontwerp. De installateur stapelt de batterij- en omvormermodules simpelweg op elkaar.

Het unieke hieraan is dat alle verbindingen intern lopen. Aan de buitenkant zie je dus geen kabels, wat zorgt voor een rustig en 'afgewerkt' beeld. De behuizing voelt niet aan als goedkoop plastic, maar als een solide apparaat dat tegen een stootje kan. Dankzij de IP66-certificering (water- en stofdicht) is het systeem zelfs robuust genoeg om buiten onder een overkapping geplaatst te worden, mocht je binnen ruimte willen besparen.

Klaar voor de moderne grootverbruiker

Dit systeem is specifiek ontworpen om de energiehonger van het moderne, duurzame gezin te stillen. Heb je een warmtepomp, een elektrische auto of een druk huishouden? Dan is de HiOne in zijn element.

De huidige line-up van de HiOne is geoptimaliseerd voor woningen met een 3-fase aansluiting (ondersteuning tot 33,3 A per fase), maar ook 1-fase varianten staan op de planning. Dit maakt het systeem enorm veelzijdig. Waar lichtere systemen vaak moeite hebben om meerdere zware apparaten tegelijk van stroom te voorzien, levert de HiOne onverstoorbaar door. De echte meerwaarde zit in de onafhankelijkheid. Dankzij de 'whole-home backup'-functie kan het systeem bij stroomuitval het hele huis draaiende houden. Dus niet alleen de wifi en de koelkast, maar ook het koken en verwarmen gaan gewoon door.

©Hoymiles / Jeroen Keep

Het brein: AI en dynamische tarieven

Een batterij is tegenwoordig meer dan een opslagvat; het is een slimme handelscomputer. De HiOne wordt aangestuurd door de S-Miles Cloud, een platform dat verder kijkt dan alleen 'vol' of 'leeg'. Met de ingebouwde 'Time-of-Use' modus kan het systeem slim inspelen op energietarieven.

Heb je een dynamisch energiecontract? Dan kan de software automatisch laden als de stroom goedkoop (of zelfs gratis) is en terugleveren of ontladen als de prijzen pieken. Zo verdien je de investering niet alleen terug door eigen gebruik, maar ook door slim te handelen op de energiemarkt. Bovendien leert het systeem jouw verbruikspatronen kennen, zodat er altijd voldoende buffer is voor jouw specifieke situatie.

Geen DIY, maar professionele zekerheid

Het is belangrijk om te benadrukken dat de HiOne geen doe-het-zelfproject is, zoals een eenvoudige balkon-set. Dit is hoogwaardige infrastructuur die naadloos geïntegreerd wordt in je meterkast en woning. Je koopt dit systeem dan ook via een gecertificeerde installateur.

Voor de consument is dat een groot voordeel: je hoeft je niet druk te maken over de techniek. De vakman zorgt dat de zuil op de juiste plek komt te staan, regelt de koppeling met je zonnepanelen en zorgt dat alles veilig draait. Jij bedient het systeem vervolgens simpelweg via de app.

Om deze krachtpatser veilig te houden, is een 5-laags veiligheidssysteem ingebouwd. Dit varieert van speciale drukkleppen en aerogel-isolatie tussen de cellen tot een actieve brandonderdrukkingsmodule die in noodsituaties binnen enkele seconden reageert. Daarnaast wordt de temperatuur op negen punten per cel continu gemonitord.

©Hoymiles / Jeroen Keep

Toekomstmuziek: je auto als batterij

Misschien wel het meest interessante aspect voor EV-rijders is de voorbereiding op V2X (Vehicle-to-Everything). Hoymiles heeft aangekondigd dat er een specifieke V2X-module aankomt voor de HiOne. Hiermee wordt het in de toekomst mogelijk om de enorme accu van je elektrische auto te koppelen aan je thuisbatterij. Je auto fungeert dan als een soort super-accu voor je huis, terwijl de HiOne de regie voert. Daarmee is dit systeem niet alleen een oplossing voor nu, maar ook een voorbereiding op de volgende stap in de energietransitie.

Conclusie

De Hoymiles HiOne is een premium keuze voor huiseigenaren die verder kijken. Het systeem combineert een strak design met de brute kracht die nodig is voor een huis vol warmtepompen en EV's. Door te kiezen voor een professioneel geïnstalleerd systeem met 5-voudige beveiliging en slimme AI-software, haal je niet alleen een batterij in huis, maar een complete energiemanager die klaar is voor de toekomst.