Op vijf minuten fietsafstand van mijn alledaagse huisje werken op Science Park de knapste koppen aan oplossingen voor de grote uitdagingen van onze tijd. Het is op het eerste gezicht een verzameling grote, saaie gebouwen, maar achter die deuren bruist het van ideeën en experimenten. Neem bijvoorbeeld Mike van Vliet, die onderzoekt hoe zonnepanelen goedkoper en efficiënter kunnen worden gemaakt.
Anita Boelsums | Foto Frank Schoevaart
Mike van Vliet (27) groeit op in Vinkeveen, tussen water, eilandjes en rietkragen. Veel weekenden vaart hij met zijn opa naar ‘hun’ eilandjes om te snoeien en de oevers te beschermen tegen het klotsende water. ‘Een voortdurende strijd,’ zegt hij. Buiten zijn vindt hij heerlijk, maar binnen is hij net zo graag bezig: bouwen met lego of Minecraft. En altijd die vragen: waarom is de lucht blauw, waarom voelt metaal koud, hoe werkt eb en vloed? ‘Toch wel al een beetje natuurkundige dingen,’ lacht hij. Op de basisschool volgt hij al Spaans; op de middelbare school kiest hij voor het tweetalig vwo en neemt er nog extra vakken bij. ‘Ik wist niet precies wat ik wilde, dus ik probeerde van alles uit.’ Het werd technische natuurkunde in Delft. Tijdens zijn afstudeerproject gebeurt het: ‘Ik merkte dat ik onderzoek doen zó leuk vond dat ik ermee door wilde. Zelf vragen verzinnen en erachteraan gaan – dat past bij me.’
Wat is AMOLF?
AMOLF is een natuurkundig onderzoeksinstituut op Science Park. Wetenschappers bestuderen er materialen op het allerkleinste niveau, om nieuwe mogelijkheden te vinden voor energie, informatie en slimme materialen.
Ultradunne laagjes
Sinds maart werkt Mike aan zijn promotie bij het natuurkundig onderzoeksinstituut AMOLF op Science Park. ‘De huidige zonnepanelen zijn bijna allemaal van silicium. Fantastisch materiaal, maar we naderen de grenzen van wat ermee kan. Bovendien zijn de panelen dik en zwaar, en de productie kost veel energie.’ In het lab onderzoekt hij daarom perovskieten: kristalachtige materialen die zonlicht efficiënt omzetten in elektriciteit, vaak in ultradunne laagjes. ‘Je kunt er een dun laagje van maken op een glasplaatje: je lost poeders op in een vloeistof, laat die ronddraaien zodat het zich mooi verspreidt, verwarmt het even – en dan heb je een film.’
Het probleem: perovskieten zijn nog instabiel. ‘Zuurstof, vocht of uv-licht tasten de structuur aan. Niet handig voor iets dat jarenlang in de zon moet liggen.’ Stabiliteit is precies zijn onderwerp. ‘Ik probeer die materialen zo stabiel mogelijk te maken — en daarmee ook efficiënter. De plekken waar het materiaal uit elkaar kan vallen, zijn vaak ook de plekken waar je energie kwijtraakt.’
Magisch
Mike leidt me rond door het gebouw van AMOLF. In de clean rooms (superschone laboratoria) schijnt zachtgeel licht; onderzoekers in witte pakken voorkomen dat een stofje het werk verstoort. Op de bovenste verdieping staan de glove boxes: afgesloten kasten met rubberen handschoenen door de wand. ‘Daar meng ik poeders, breng laagjes aan op de kleine glasplaatjes en laat films kristalliseren zonder dat er lucht of vocht bij komt.’ Hij laat vierkante monsters zien van één bij één centimeter. ‘Soms zie je een kring of dun plekje. Dan weet je: deze gaat minder goed presteren. Daar leer je van.’
Metingen doet hij onder meer in de microscoopruimtes. ‘Als ik groen licht op een glasplaatje laat schijnen en er komt rood licht terug, dan weet ik dat het materiaal de energie van dat licht heeft opgenomen en weer uitgezonden. Dat is het bewijs dat de halfgeleider doet wat hij moet doen.’ De eerste keer dat hij dat zag, vergeet hij niet snel. ‘Magisch. Dan heb je iets gemaakt dat écht werkt.’
Perovskieten zijn kristalachtige materialen die zonlicht goed omzetten in stroom. Ze zijn dun, licht en goedkoop te maken, maar nog niet stabiel genoeg voor langdurig gebruik. Onderzoekers zoeken naar oplossingen om dat te verbeteren.
Gebogen oppervlakken
Waarom is zijn onderzoek belangrijk? Mike schetst drie lijnen. Efficiëntie: ‘Een enkel silicium paneel haalt zo’n 20–27% rendement: dat betekent dat slechts een kwart van het zonlicht wordt omgezet in elektriciteit. Met een tandem – silicium plus perovskiet erbovenop – laat je elk materiaal een ander deel van het zonlicht opvangen. Daarmee kan de efficiëntie flink omhoog.’ Kosten en duurzaamheid: ‘Perovskieten zijn makkelijker en goedkoper te maken.’ Nieuwe toepassingen: ‘Omdat ze zo dun zijn, kun je denken aan lichte, flexibele panelen: op daken die weinig draagkracht hebben, gebogen oppervlakken, misschien zelfs voertuigen.’
Geduldwerk
Zijn onderzoek richt zich op de interface: het dunne laagje waar de perovskiet samenkomt met het materiaal dat de stroom moet afvoeren. ‘Je wilt dat die twee perfect op elkaar aansluiten. Dan hou je zuurstof en vocht buiten en stroomt de lading beter weg. Ik experimenteer met combinaties en patronen, bijvoorbeeld door een rooster van het ene materiaal te maken en de openingen op te vullen met een ander. Kijken of we zo het beste van twee werelden kunnen krijgen.’
Onderzoek is geduldwerk. ‘Vaak lukt iets wekenlang niet. Dan is het balen, even mopperen, met collega’s bespreken — en weer door. Proberen, meten, interpreteren, bijsturen: dat is de cyclus. Het is ook best individueel; uiteindelijk is het míjn project en neem ik de beslissingen. Dat is heel mooi én soms het lastigste.’
Salsa
Zijn promotie maakt deel uit van SolarNL, een landelijk consortium waarin tientallen promovendi en bedrijven samenwerken. ‘Uniek is dat bedrijven en onderzoeksinstellingen zo dicht bij elkaar staan. Zo proberen we de kloof te overbruggen tussen ‘fundamenteel interessant’ en ‘markt-klaar’.’
Ook thuis gaat het geregeld over zonne-energie. Zijn vriendin studeert Sustainable Energy Technology in Delft en onderzoekt hoe zonnepanelen de warmtehuishouding van de aarde beïnvloeden. ‘We snappen elkaars werk, dat praat makkelijk. Maar er is ook genoeg buiten het lab: we doen bijvoorbeeld met veel plezier aan salsa. Echt super! Even totaal iets anders geeft energie.’
Oplossing
Hoe ziet hij de toekomst? ‘Zonnepanelen worden alleen maar gewoner en beter. In Nederland doen we veel met wind, maar wereldwijd groeit het gebruik van zonne-energie razendsnel, ook omdat het goedkoper wordt. Als perovskiet-tandems stabiel blijken, zie ik lichte, flexibele toepassingen overal opduiken: niet alleen op daken, maar ook geïntegreerd in gevels en objecten.’
En hoe ziet hij zijn eigen pad? ‘De komende jaren dit project afronden. Daarna wil ik in de wetenschap of R&D (onderzoek en ontwikkeling) actief blijven. Zolang ik maar mag puzzelen aan duurzame energie. Ik wil graag deel van de oplossing zijn en niet van het probleem.’
Als ik Science Park uitfiets, oogt het als altijd: glazen gevels, rechte lijnen, een beetje anoniem. Maar achter die deuren wordt gewerkt aan materialen die het verschil kunnen maken. Dikker hoeft het niet te zijn — juist dunner, lichter, flexibeler, efficiënter. De zon geeft onuitputtelijk veel energie. En met de juiste laagjes en slimme verbindingen in zonnepanelen kunnen we daar steeds meer van benutten. Dankzij onderzoekers als Mike van Vliet lijkt die zonnige toekomst voor zonnepaneel een realistische belofte.
