Die Entwicklung von Mehrfachsolarzellen ist ein vielversprechender Ansatz, um die Effizienz von Silizium Dünnschichtsolarzellen zu erhöhen. Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, wie die oberste Teilzelle optimiert werden kann und ob der Einsatz von a-SiO:H oder a-SiC:H als Absorbermaterialien sinnvoll ist. Gemäß der Simulationsergebnisse dieser Arbeit ist a-Si:H als Topzellenabsorber für eine Dreifachzelle optimal. In einer Vierfachzelle hingegen ist es vorteilhaft, dafür eine amorphe Siliziumlegierung mit einer höheren Bandlücke von 2.08 eV einzusetzen. Als Prozessgase für diese Legierungen wurden Methan (CH4) und Kohlenstoffdioxid (CO2) verwendet. i-a-SiC:H-Schichten, die mit CH4 hergestellt wurden, führen zu besseren Einzelschicht- und Zelleigenschaften als i-a-SiO:H-Schichten, die mit CO2 prozessiert wurden. Durch die Legierung der intrinsischen Schicht mit CH4 wird in dieser Arbeit eine Leerlaufspannung der Einzelzelle von 1 V erzielt. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die oberste Teilzelle einer Vierfachzelle eine Bandlücke von 2.08 eV haben und mit i-a-SiC:H hergestellt werden sollte. <dt.>
The development of multijunction solar cells is a promising approach to increase the efficiency of silicon thin-film photovoltaics. The objective of this work is to investigate how to optimise a high bandgap top cell and if the use of hydrogenated amorphous silicon alloys (a-SiO:H, a-SiC:H) as absorber materials is reasonable. According to the simulation results of this work, hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) is the preferable top cell absorber material for a triple cell. However, for a quadruple cell, amorphous silicon alloys (a-SiO:H, a-SiC:H) with a higher bandgap of 2.08 eV are beneficial as top cell absorbers. Methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) were used as alloying source gases. Intrinsic amorphous silicon carbide layers produced with CH4 show better single layer and cell properties than intrinsic amorphous silicon oxide layers produced with CO2. Employing CH4 in the i-layer, a single cell open circuit voltage of 1 V is achieved. In summary, the optimum top cell absorber for a quadruple stack should have a bandgap of 2.08 eV and be made of amorphous silicon carbide with high hydrogen and low carbon content. <engl.>
NanokristallSolarzelleHybridtechnikLadungstransportLadungstransferPhotoelementFotovoltaikanlageSonnenbatterieKonzentratorNanopartikelKristallNanostrukturiertes Material
Kolloidal synthetisierte CIS NCs werden in dieser Arbeit auf ihre Ladungstransport- und Ladungstransfer-Eigenschaften untersucht. Durch nach der Synthese erfolgende Entfernung und Auswechslung der verschiedenen Arten von Liganden in der Umgebung der CIS NCs können diese Objekte verbessert gefunden werden - vor allem durch eine Kombination von sukzessiver Lösungsphase und Ligandenaustausch nach Abscheidung, die abgeleitet wurde von Ergebnissen erhalten durch Messungen in Kombination mit verschiedenen Polymeren als aktive Schicht-Mischungen für BHJ-Solarzellen. Eine Untersuchung des Ladungsträgertransports in den CIS NCs durch einzelne Trägervorrichtungen zeigt ein drei Größenordnungen größeres Loch als Elektronenmobilität. In Bezug auf die für die CIS NCs Mischungen verwendeten Polymere zeigt P3HT allgemein günstige Eigenschaften im Vergleich zu PCPDTBT wie effektive Ladungstransferprozesse und effizientere Solarzellen-Performances. <dt.>
Colloidally synthesized CIS NCs are investigated in this work for their charge transport and charge transfer properties. By post-synthesis removal and replacement of the different types of ligands surrounding the CIS NCs, these properties can found be enhanced - especially by a combination of successive solution-phase and post-deposition ligand exchanges, which is derived from results obtained by measurements in combination with different polymers as active layer blends for BHJ solar cells. An investigation of the charge carrier transport in the CIS NCs by single carrier devices shows a three orders of magnitude larger hole than electron mobility. Regarding the polymers used for the CIS NCs blends, P3HT exhibits generally favorable properties compared to PCPDTBT, such as effective charge transfer processes and more efficient solar cell performances. <engl.>
Die vorliegende Arbeit präsentiert die Ergebnisse zur Untersuchung der Prozessstabilität von plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidungen (PECVD) von Silizium-Dünnsicht-Solarzellen. Dabei wird eine Silan-Gasfluss-Regelung unter Zuhilfenahme der Optischen-Emissions-Spektroskopie (OES) implementiert. Bedingt durch die Regelung wird der Einfluss eines initialen Übergangszustandes in der Abscheidekammer verringert. Außerdem können eine Langzeitdrift der Abscheidebedingungen und die Streuung der Zelleigenschaften verringert werden. Darüber hinaus wird gezeigt, dass diese Regelung prinzipiell auf die Herstellung von Germaniumschichten übertragbar ist. Der Vergleich von Wasserstoff-Ätzversuchen an Silizium-Germaniumschichten mit einer atomistischen Modellierung zeigt, dass Germanium nicht geätzt wird, wenn zwei oder mehr Nachbaratome aus Germanium bestehen. Dies erklärt die starke Abhängigkeit des Schichtwachstums von Silizium-Germanium-Legierungen vom Germanium-Gehalt der Schichten. <dt.>
The present thesis introduces the results of investigations on the process stability of plasma enhanced chemical vapor depositions (PECVD) of silicon-thinfilm-solarcells. To this end, a silane-flow-control is implemented by using optical-emission-spectroscopy (OES). The controlled silane-flow reduces the influence of the initial transition state in the deposition chamber. Additionally, the long term drift of the deposition conditions and variance of the cell properties can be reduced. As a consequence, it is basically possible to transfer the control strategy to the germanium-layer deposition. The comparison of hydrogen-etch experiments on silicon-germanium-layers with an atomistic model reflects, that germanium is not etched, when two or more next neighbor atoms are made of germanium. This explains the strong dependency of the layer growth of silicon-germanium-layers on the germanium content. <engl.>
Organisch/anorganische Hybridsolarzellen aus Halbleiternanopartikeln und organischen Halbleitern sind ein Ansatz zur Verbesserung von organischen Solarzellen, durch die Kombination der Eigenschaften anorganischer mit denen organischer Halbleiter. In dieser Dissertation wird die Verwendung von CuInS2-Nanopartikeln in Hybridsolarzellen behandelt. Mittels lichtinduzierter Elektronspinresonanz-Spektroskopie wird zunächst die Generation und Rekombination von Ladungsträgern in hybriden Donor/Akzeptor-Systemen mit CuInS2-Nanopartikeln untersucht. Im zweiten Teil werden Hybridsolarzellen aus CuInS2-Nanopartikel und dem Polymer Poly(3-hexylthiophen) betrachtet und detaillierte Untersuchungen ihrer Morphologie mittels Elektronentomographie präsentiert. Zuletzt wird die Generation von Ladungsträgern in Donor/Akzeptor-Systemen mit Zinkoxid-Nanopartikeln betrachtet. <dt.>
Organic/inorganic hybrid solar cells made of semiconducting nanoparticles and organic semiconductors are a promising approach to improve organic solar cells by combining the advantages of both organic and inorganic semiconductors. In this thesis the application of CuInS2 nanoparticles in hybrid solar cells is investigated. Light-induced electron spin resonance is used to study the charge transfer and recombination of charge carriers in hybrid donor/acceptor systems with CuInS2 nanoparticles. The second part deals with hybrid solar cells made of CuInS2 nanoparticles and the polymer poly(3-hexylthiophene) . Furthermore a detailed analysis of the morphology of the hybrid solar cell using electron tomography is presented. The last part deals with the charge carrier generation in donor/acceptor systems with zinc oxide nanoparticles. <engl.>
In dieser Arbeit wird ein neuartiges Dosismonitorsystem für die Strahlentherapie vorgestellt. Die Dosismonitorkammer für Elektronen- und Photonenstrahlung besteht aus zwei Ionisationsvolumina, die durch eine Hochspannungsebene getrennt sind. Die 90° gegeneinander verdrehten Elektroden bestehen aus Drähten und die Kanäle haben einem Abstand von 4 mm. Damit kann das Bestrahlungsfeld im Linearbeschleunigerkopf besser als bisher überwacht werden. Um diese Dosismonitorkammer zu entwickeln werden zunächst die Anforderungen an ein solches neues Dosismonitorsystem evaluiert und das derzeitige Dosismonitorsystem von Siemens analysiert. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wird eine neue Segmentierung erarbeitet. Des Weiteren werden geeignete Füllgase und strahlenresistente Materialien für den Kammerbau untersucht. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden zwei Prototypen mit entsprechender Elektronik gebaut, die eingehend auf ihre Tauglichkeit für den Einsatz als Dosismonitorkammer getestet werden. <dt.>
In this work a novel dose monitor system for radiotherapy is presented. The dose monitor chamber for electron and photon radiation consists of two ionization volumes separated by a high voltage layer. Electrodes are turned 90° relative to each other and are made of wires. The channel distance is 4 mm. Thus, the irradiation field in the linac head can be monitored better than before. To develop this dose monitor chamber, the requirements for such a new dose monitor system are reviewed and the current dose monitoring system from Siemens is analyzed. Based on these results a new segmentation is developed. Furthermore suitable filling gases and radiation-resistant materials for the chamber construction are investigated. Based on these findings, two prototypes are built with corresponding electronics that are thoroughly tested for their suitability for use as a dose monitor. <engl.>