In elektrischen Netzen mit hohem Windenergieanteil verursachen die hohen Schwankungen der Leistungsabgabe von Windenergieanlagen Probleme für die konventionelle Kraftwerkseinsatzplanung der Energieversorger. In der Dissertation wird ein Modell für eine 48-Stunden-Vorhersage entwickelt, das die Vorhersageergebnisse der allgemeinen Wettervorhersage räumlich verfeinert und auf die Standortgegebenheiten an der jeweiligen Windenergieanlage anpaßt. Es findet eine Anwendung des Modells statt, die Ergebnisse werden anhand von Messungen an insgesamt ca. 30 Windenergieanlagen-Standorten in Nord- und Mitteldeutschland verifiziert, diskutiert und bewertet. Eine Untersuchung der Unsicherheiten der Vorhersage zeigt die Möglichkeiten und Grenzen des Vorhersageverfahrens auf. Des weiteren werden die räumlichen Ausgleichseffekte eingehend untersucht, die entstehen, wenn Einzelvorhersagen räumlich zusammengefaßt werden. <dt.>
In electrical grids with a high penetration of wind energy the high fluctuations of the wind turbines power output cause problems for the conventional power plant scheduling of the energy suppliers. In the PhD thesis a model for a 48-hour-forecast is developed, which allows a spatial refinement of the general weather forecast and fits these results to the sites of the single wind turbines. The model is used and a verification of the results with measurements at about 30 wind turbine sites in north and middle Germany is done. The results are discussed and valued. An investigation of the uncertainties of the forecast shows possibilities and borders of the forecast model. Furtheron, spatial smoothing effects that arise by spatial summation are regarded in detail. <engl.>
In dieser Arbeit geht es um die Interpretation von Electron-Beam-Induced-Current(EBIC)-Messungen an CIS-Solarzellen. Die EBIC-Messungen werden sowohl im Proben-Querschnitt (JEBIC) als auch planar (PEBIC) durchgeführt. Bei der JEBIC-Auswertung wird das Signal mit der lateralen Dosis des e-Strahls entfaltet. Die Ortsauflösung der Methode verbessert sich hierdurch um zwei Größenordnungen. An die entfaltete Datei wird ein Modell gefittet, welches auch den Einfluß der Lumineszenz berücksichtigt. Es erlaubt die Bestimmung der Diffusionslänge und die Breite der Raumladungszone. Aus der Abhängigkeit der Diffusionslänge von der Strahlenenergie kann die Bulkdiffusionslänge und die Oberflächen-Rekombinations-Geschwindigkeit gewonnen werden. Bei den PEBIC-Messungen wird ein Modell zur Deutung der großen charakteristischen Längen erarbeitet. Im Modell wird das großräumige Fließen von Majoritäten betrachtet. Es erlaubt die Bestimmung des Schichtwiderstandes der CIS-Schicht. <dt.>
The thesis deals with the interpretation of Electron-Beam-Induced-Current (EBIC) measurements of CIS solar cells. EBIC measurements of the cross section (JEBIC) and a planar symmetry (PEBIC) are carried out. The data of JEBIC measurements is deconvoluted with the lateral dosis of the e-beam. By this the lateral resolution is improved by two orders of magnitude. After deconvolution a model is fitted to the data which accounts for luminescence and allows the determination of the diffuson length and the width of the space charge region. From the energy dependency of the diffusion length the surface recombination velocity is determined. PEBIC measurements show a characteristic length which is large compared to the thickness of the CIS-layer. It can be explained by a model for the majority charge-carriers accounting for the sheet resistance and the planar diod. With this model it is possible to determine the sheet resistance of the CIS-layer. <engl.>
Die Rasterwärmemikroskopie (RThM) ermöglicht die simultane Abbildung einer Probentopographie und -temperatur mit nm-Auflösung, wobei ein nadelförmiger Temperatursensor in geringem Abstand über die Probenoberfläche gerastert wird. Im Rahmen meiner Arbeit habe ich ein RThM auf der Basis eines Ultra-Hochvakuum-Rastertunnelmikroskops (UHV-RTM) aufgebaut und einen geeigneten und einfach herstellbaren Temperatursensor entwickelt. Ziel der Arbeit war die Untersuchung des Mechanismus des Wärmeübertrags zwischen Probe und Sensor bei sehr kleinen Abständen. Ich konnte zeigen, daß unter UHV-Bedingungen evaneszente Methoden der Wärmestrahlung den Wärmeübertrag dominieren. Der Wärmestrom nimmt exponentiell mit dem Abstand Probe-Sensor ab; die Abklinglänge liegt im Bereich von 10 nm. Aufgrund dieses Nahfeldeffektes des Wärmeübertrags liegt die räumliche Auflösung für die thermische Abbildung mit dem UHV-RThM im Bereich der Abklinglänge von 10 nm. Die thermische Auflösung liegt bei etwa 40 mK. Für die Interpretation der thermischen Abbildung wurde der Einfluß der Probentopographie auf den Wärmeübertrag untersucht. Bei der Abbildung stromdurchflossener Diodenstrukturen konnten anhand der gemessenen Temperaturverteilung die Probenbereiche mit erhöhter Dissipation an ausgezeichneten Stellen des Schottky-Kontakts der Diode identifiziert werden. <dt.>
The scanning thermal microscope (SThM) is an instrument to simultaneously probe the sample surface and its related temperature distribution. By scanning a needle-like temperature sensor in close proximity to the sample an nm-resolution is achieved. In this work I built a SThM on basis of an ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope (UHV-SThM) and designed an appropriate temperature sensor which is also easy to manufacture. The objective of my work was to investigate the thermal heat transfer between a sensor tip and a sample at very close proximity. The dominant mechanism of heat transfer under UHV-conditions is shown to be the evanescent modes of the thermal radiation field. The heat transfer decreases exponentially with tip-sample distance on a typical length scale of 10 nm. Due to this proximity effect of heat transfer the lateral resolution of the UHV-SThM is in the order of 10 nm. The thermal resolution is about 40 mK. For an enhanced interpretation of the thermal image, the influence of the sample topography on the heat transfer has been investigated. Thermal scanning of diode structures under active operation discerns regions of elevated temperature due to an increased dissipation at localized areas of the schottky barrier of the diode. <engl.>
In einer rechnergesteuerten PECVD-Anlage sind Schichten aus a-C:H bei Variation der zugesetzten Dotiergase wie auch der Selfbiasspannung hergestellt worden. Durch beide Variationen kann die Leitfähigkeit bei Raumtemperatur im Bereich zwischen 10 -12 und 10 -3 1/Omegacm gesteigert werden. Streng korreliert und reziprok dazu verhält sich die optische Bandlücke im Bereich 0,6 bis 1,6 eV. NMR-Messungen zeigen, daß die Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit mit einer Steigerung des sp 2 nH -Anteils in den Schichten einher geht. Dies steht in Übereinstimmung mit dem Strukturmodell: die Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit entspricht einer Zunahme der leitfähigen, sp 2 -koordinierten Cluster in einer isolierenden sp 3 -Matrix. Alle Meßergebnisse zeigen die Parallelität der Variation von Selfbiasspannung und Dotiergasflusses, sodaß der Einfluß der Dotiergase in der Veränderung der Plasmabedingungen bei der Herstellung und nicht in dem Einbau der Fremdstoffe in das Material gesehen werden muß. <dt.>
Using a computer-controlled PECVD-chamber, layers of a-C:H were deposited under different flow doping gases added as well as under different selfbias voltages. Both variations lead to a change of room temperature conductivity in the range between 10 -12 and 10 -3 1/omegacm. The optical bandgap in the range 0,6 to 1,6 eV is strongly correlated to that. NMR-measurements show an increase of the sp 2 nH coordinated part with increasing conductivity. This is in accordance with the structural model of a-C:H: increasing conductivity is related to an increase of the clusters, build up by sp 2 coordinated carbon atoms, surrounded by a non-conducting, sp 3 coordinated matrix. All results show no difference between the variation of selfbias voltage or the flow of the doping gases, so the influence of the doping gases takes place during the deposition of the layers by changing the deposition conditions instead of acting as doping centre in the layers. <engl.>
Kurven gleicher Pegellautstärke (Isophone) wurden weltweit in verschiedenen Laboren gemessen, um Daten für eine Standardisierung zu erhalten. Zahlreiche neuere Ergebnisse zeigen die einheitliche Tendenz, über den bisherigen Standardwerten, welche in der ISO 226 definiert sind, zu liegen. Zusätzlich gibt es große Unterschiede zwischen den Daten aus den verschiedenen Laboren. Ein Grund ist der Einfluss der verwendeten Messmethode zur Bestimmung des Gleichlaut-Wertes. In dieser Arbeit wird gezeigt, daß die Verwendung eines 'interleaved adaptive two-alternative forced-choice' (2-AFC) Verfahrens eine Reduzierung des Einflusses der psychoakustischen Messmethode auf die Ergebnisse ermöglicht. Eine Erhöhung der Komplexität bei der adaptiven Messung ermöglicht es, den Einfluss des Startpegels auf die gemessenen Werte zu minimieren. Es wird gezeigt, daß es ausreicht, eine Methode mit 4 interleaved tracks zu verwenden, um reproduzierbare und von den Parametern der verwendeten Messmethode unabhängige Ergebnisse zu erhalten. Zusätzlich können unter Berücksichtigung der individuellen Ruhehörschwelle interindividuelle Standardabweichungen reduziert werden. Die erhaltenen 'Isophone sensation level' können interindividuelle Unterschiede signifikant, zumindest bei niedrigen Isophonen, reduzieren. <dt.>
Equal-loudness level contours (ELLCs) are subject of repeated attempts to standardize the results of thorough measurements of several laboratories world-wide. However, numerous findings indicate considerable deviations from the 'old' contours in ISO 226. In addition there are considerable differences between data from different laboratories. One reason is the influence of the psychoacoustic procedure on the determination of the points of subjective equality (PSE) of sensation strength. In this work it is shown that the influence of the experimental set-up on the results can be reduced using an adaptive procedure. By enhancing the complexity of the adaptive strategy, it is possible to minimize the effects of starting level on the resulting PSE. It is demonstrated that a procedure of four interleaved tracks is sufficient to gain reproducible and parameter-independent results. Additionally, interindividual differences can be reduced significantly by taking into account the inter-individual threshold of hearing. The obtained equal-loudness sensation-level contours (ELSLC) can reduce significantly inter-individual difference observed at least for low-level ELLCs. <engl.>
Photovoltaische Pumpensysteme (PVP-Systeme) für die Trinkwasserversorgung und Bewässerung in ländlichen Regionen von Entwicklungsländern sind in letzter Zeit zunehmend in ihrer Aktzeptanz, Verläßlichkeit und Leistungsfähigkeit gestiegen. Sie sind heutzutage einer der bedeutendsten Anwendungsbereiche der Photovoltaik. Verschiedene PVP-Systeme werden mittlerweile auf dem Markt angeboten. Fragen bezüglich der Verbesserung des Wirkungsgrades, der Optimierung der Systemkomponenten und der Zuverlässigkeit der Systeme sind allerdings noch offen. In der vorliegenden Arbeit wird das Betriebsverhalten unterschiedlicher PVP-Systeme detailliert auf Grundlage von Computer-Simulationen untersucht. Für jedes System wurden mathematische Modelle entwickelt und in Simulationsberechnungen eingesetzt, deren Ergebnisse in Energieflussanalysen interpretiert wurden. Durch diese Analyse wurden die während des Betriebs der Systeme auftretenden Energieverluste bestimmt und quantifiziert, um damit ein genaues Verständnis des Betriebsverhaltens der Systeme zu erreichen, was wiederum zu einer Optimierung der Systeme führte. Eine neue Methode zur Evaluierung von PVP-Systemen wurden entwickelt und für die Analyse von PVP-Systemen angewendet, die zur Zeit in Brasilien eingesetzt werden. <dt.>
Photovoltaic pumping systems (PVP) for providing domestic, livestock and irrigation water supplies in remote areas have gained enormously in acceptance, reliability and performance and nowadays belong to the most significant applications of photovoltaic energy. Different PVP-system concepts are commercially available, however aspects concerning efficiency improvements, design optimization and system reliability continue to be open questions. In the present work, the operational behavior of different PVP-system concepts are investigated in great detail on the basis of computer simulation. For each system, mathematical models are developed and utilized in simulation calculations whose results are interpreted in energy flow analysis. Through such energetic analysis, the losses occurring during system operation are identified and quantified, thus promoting a precise understanding of the systems operational behavior, what leads consequently to system optimization. A method to evaluate PVP-systems in operation has been developed and applied in the analysis of PVP-plants installed in Brazil. <engl.>
Viele Anwendungsbereiche der Solarenergie und der Tageslichtnutzung in Gebäuden erfordern räumlich und zeitlich hochaufgelöste Einstrahlungsdaten. Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Ableitung solch hochaufgelöster Einstrahlungsdaten aus Meteosat-Aufnahmen. Zu diesem Zweck wird die Heliosat-Methode verwendet, ein statistisches Verfahren zur Berechnung der Globalstrahlung aus Satellitendaten. Diese Methode wird um die Modellierung der Diffusstrahlung erweitert und darüberhinaus in zwei wesentlichen Bereichen verbessert: Zur Normierung des Satellitensignals wird das Rückstreusignal der Atmosphäre in Abhängigkeit von der Sonnen- und Satellitenposition erfasst. Zur Bestimmung der Globalstrahlung wird ein Clearsky-Modell eingesetzt, das die Trübung der Atmosphäre berücksichtigt. Die Untersuchung der Genauigkeit der vorgestellten Methode bildet den Schwerpunkt dieser Arbeit. <dt.>
Solar irradiance data with high temporal and spatial resolution are necessary for applications in solar energy and daylighting. The aim of this work is to derive appropriate irradiance data from Meteosat imagery. For this purpose the Heliosat method is applied. It is a statistical approach to calculate global irradiance values from satellite data. The method is extended to account for diffuse irradiance. Improvements are implemented in two main parts of the method: The normalization of the satellite signal accounts for the radiance scattered by the atmosphere towards the satellite, its magnitude is influenced by the positions of sun and satellite. For the determination of global irradiance a clearsky model which accounts for atmospheric turbidity is introduced. Special emphasis is on the analysis of the method's accuracy. <engl.>