Enige tijd geleden is Wim Sinke, oud-hoofdonderzoeker zonne-energie bij TNO en emeritus hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam, met pensioen gegaan. En zijn collega’s zijn het er unaniem over eens, zonder hem was die 14,3 gigawatt zonnestroom er nooit gekomen. “Daarom noemden wij hem ‘de zonnekoning’ in de wandelgangen”, zegt zijn vroegere promotor Frans Saris. “Hij was degene bij wie je te rade ging als je een vraag had over zonne-energie.”

Wie echt wat wil veranderen moet een onderzoeksecosysteem opbouwen, zo betoogde Wim Sinke, oud-hoofdonderzoeker zonne-energie bij TNO en emeritus hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam. Voor deze serie sprak Solar365 met de eerste schakel van zijn eigen onderzoeksecosysteem.

“Zonnecellen kunnen ook in Nederland een meer dan marginale rol spelen in de elektriciteitsopwekking”, zo schreef Sinke al in 1985 in zijn proefschrift Nieuwe fysische processen voor silicium zonnecellen.

Het is een quote die al zijn collega’s altijd is bijgebleven, omdat het hem typeert als mens en als onderzoeker, zo legt Saris uit. “Wim geloofde daar heel sterk in en hij had het geduld. Het hoefde niet binnen vier jaar al een succes te zijn.”

Wat wel in vier jaar een succes werd, was de promotie van Sinke. In 1981 begon hij met zijn promotie aan het FOM-onderzoeksinstituut voor Atoom- en Molecuulfysica (wat nu AMOLF heet), onder leiding van Saris, die er groepsleider was. “Ik wilde een groep aan het werk zetten met zonnecellen en Wim had onderzoek gedaan naar silicium, dus heb ik hem gevraagd om te solliciteren.”

Sinke studeerde van 1974 tot en met 1981 natuurkunde aan de Universiteit Utrecht, maar zocht naar een manier om met zijn studie een positieve bijdrage te kunnen leveren aan de wereld. Het was immers de tijd van de Koude Oorlog met altijd een nucleaire dreiging op de achtergrond.

“Ik vond natuurkunde een heel mooi vak, maar het maar ligt helaas ook aan de basis van veel kwaad in de wereld, zoals geavanceerde wapensystemen. Ik zocht naar een mogelijkheid om de wereld er beter mee te maken”, zo memoreert Sinke. Tijdens een lezing van Saris over nieuwe processen om zonnecellen te maken werd het zaadje gepland.

“Na die lezing kwamen we in contact met elkaar en op een dag kwam hij het lab binnenlopen waarin ik voor mijn afstudeeronderzoek werkte aan materialen voor zonnecellen. Hij vroeg me te solliciteren voor de promotieplek bij AMOLF en dat heb ik gedaan. Zo kon ik eind 1981 beginnen als promovendus op zonnecellen.”

Van gadget naar 14,3 gigawatt
In 2022 is het nauwelijks meer voor te stellen dat er een tijd is geweest dat zonnepanelen alleen als een leuke gadget werden gezien. Toch geloofde veertig jaar geleden maar een handjevol mensen in de grootschalige toepassingsmogelijkheden van zonne-energie.

“Bijna iedereen was er toen van overtuigd dat het te duur was om zonne-energie breed toe te passen. Het zou onmogelijk zijn om op te schalen”, vertelt Albert Polman, groepsleider Photonic Materials bij AMOLF, een organisatie voor natuurkundig onderzoek en onderdeel van de institutenorganisatie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek.

Polman kwam in 1984 bij AMOLF om zijn afstudeerstage te lopen onder begeleiding van Sinke en Saris. “Het was in die tijd ook véél duurder, een compleet systeem met zonnepanelen was in die tijd duurder dan een huis. Maar Sinke heeft altijd voor ogen gehouden dat technologie goedkoper wordt als je het opschaalt.”

Daar was een groot voorstellingsvermogen voor nodig, want in die tijd lag er nog geen enkel zonnepaneel op de Nederlandse daken. “De eerste mensen begonnen in die tijd weliswaar enthousiast te worden voor zonnepanelen”, zegt Saris. “Maar het algemene gevoel was dat de zon veel te weinig zou schijnen in Nederland om iets aan zonne-energie te hebben.”

Dat gevoel beperkte zich overigens zeker niet tot de politiek en de burger weet Saris nog. “Wetenschappers die conferenties over fotovoltaïsche zonne-energie bezoeken, dienen niet als struisvogels te handelen door de zaal te verlaten zodra het over praktijkervaringen of economische aspecten gaat”, zo schreef Sinke in zijn proefschrift.

“Dat was ook een kleine sneer naar mij”, memoreert Saris lachend. “Wim stoorde zich eraan dat wetenschappers – waaronder ik – de zaal verlieten zodra het over de praktische toepassing ging. Hij heeft zich er altijd voor ingespannen om ook de economie en de politiek klaar te maken voor zonne-energie. Hij had altijd het geduld om uit die hoeken alle mogelijke vragen te beantwoorden. Dat maakte hem hét aanspreekpunt van zonne-energie als vakgebied.”

Dat Sinke een aanspreekpunt en vraagbaak werd voor iedereen die iets wilde weten over zonne-energie leverde hem de bijnaam ‘zonnekoning’ op. “Maar ook omdat hij enorm belangrijk onderzoek heeft gedaan, waardoor het rendement van zonnepanelen gigantisch is verbeterd. Als je het over Wim zijn werk hebt, dan moet je je realiseren dat er bij de start nul zonnepanelen waren in Nederland. Mijn stelling is daarom dat een belangrijk deel van die 14,3 GW er dankzij Wim Sinke is gekomen.”

Goedkoop silicium zuiveren
Toch zal Sinke dat zelf nooit zo zeggen. “Daar is hij veel te integer en nederig voor”, stelt Wilfried van Sark, hoogleraar integratie van zonne-energie aan de Universiteit Utrecht. “Hij is nooit naast zijn schoenen gaan lopen.” Van Sark werd in september 1982 als eerste afstudeerder aan de onderzoeksgroep van Sinke en Saris toegevoegd. In zijn motivatie toont hij grote gelijkenissen met Sinke.

“Ik moest een groot afstudeeronderzoek doen en had het jaar ervoor een bijvak milieukunde gedaan, wat vrij ongebruikelijk was in die tijd, maar ik wou een goede bijdrage leveren aan de wereld met natuurkunde. Ik heb uiteindelijk 2,5 jaar 3 dagen in de week bij AMOLF gewerkt aan karakterisatie van de zonnecellen die Wim maakte, en daarnaast en 2 dagen aan de Universiteit Utrecht, om in 1985 af te studeren.”

Om zonnecellen – en daarna panelen – goedkoper te maken moest er een goedkopere vorm van basismateriaal silicium komen en een manier om die goedkoper te implementeren. “Silicium moest heel zuiver zijn om het in zonnecellen te kunnen gebruiken en was daarom heel duur. Daarna moest het in een bijna perfecte kristalvorm worden gebracht en worden bewerkt tot zonnecellen, en ook dat was duur”, zo legt Sinke zelf uit.

“Ik onderzocht daarom een manier om met goedkoper silicium toch efficiënte zonnecellen te kunnen maken. Dat silicium verdroeg de normaal gebruikte hoge tempraturen niet goed en daarom gebruikte ik ultrakorte lichtpulsen van een laser om alleen het oppervlak te verhitten en de rest op kamertemperatuur te laten. Uiteindelijk moest dat de productie van zonnecel meer kostenefficiënt maken en het grootschalig gebruik van zonnestroom meer binnen bereik brengen.”

Het onderzoeksecosysteem
Hoewel het proces nooit in productie is genomen heeft het hem wel veel geleerd, vertelt Sinke. “De weg van onderzoek naar grootschalige praktische toepassing is vaak veel kronkeliger dan je van tevoren bedenkt. Wat wij destijds deden heeft ons geleerd wat de bepalende factoren zijn bij de werking van zonnecellen en zonnepanelen.”

Andere onderzoekers konden daar weer doelgerichter op voortbouwen, maar dan moet die kennisoverdracht en samenwerking wel van de grond komen. Sinke kan echter als geen ander een team smeden en mensen laten samenwerken.

“Wim heeft een hele rustige persoonlijkheid, maar ondertussen dwingt hij wel respect af”, aldus Polman. “Voor hem als mens, maar ook voor zijn inzicht in zowel de technologische aspecten als de organisatorische aspecten. Daardoor kon hij teams ook laten functioneren als er grote onderlinge karakterologische verschillen waren.”

Zelf noemt hij dit het “creëren van een onderzoeksecosysteem”. Een onderwerp moet lang en duidelijk op de agenda staan en meebewegen met wat er in de wereld gebeurt. Dat wat daarbij niet tot concrete uitkomsten leidt mag ook niet als mislukking worden gezien.

“Je moet een programma definiëren met een langetermijndoel en daarbinnen een portfolio aan projecten waarvan je bepaalde uitkomsten verwacht, die samen het doel dichterbij brengen. Verschillende mogelijkheden systematisch onderzoeken werkt veel beter dan ad hoc van project naar project gaan, gestuurd door losse successen of mislukkingen”, stelt Sinke.

“Uiteindelijk leveren die onderzoeken samen de benodigde inzichten en bouwstenen, de rest moet je beschouwen als nuttig en zelfs noodzakelijk leergeld. Zo werkt het ook in de natuur. De natuur probeert van alles uit en sommige dingen werken niet, maar uiteindelijk komen er organismen die wel werken. Zo werkt ook de evolutie van technologie.”