Photolumineszenz (PL) hat sich als Charakterisierungsmethode für Absorber von Solarzellen etabliert, durch die Formulierung vom verallgemeinertem Planckschen Strahlungsgesetz lässt sich prinzipiell die Aufspaltung der quasi-Fermi Niveaus sowie die Absorption einer Solarzelle noch vor ihrer Fertigstellung bestimmen. Für großflächige Messungen (mm/cm-Skala) gilt dies jedoch vornehmlich für homogene Absorberschichten, auf die Analyse polykristalliner Halbleiter lässt sich dieser Ansatz aufgrund der lateral variierenden opto-elektronischen und strukturellen Eigenschaften nicht eins zu eins übertragen. In dieser Arbeit werden durch die lateral und spektral aufgelöste Messung der PL mit sub-Mikrometer Auflösung sowie den Übergang zur makroskopischen Messung die lateralen Fluktuationen in den Eigenschaften des polykristallinen Halbleiters Cu(In,Ga)S2 quantifiziert und hinsichtlich ihres Anregungszustandes und ihrer Absorption untersucht. <dt.>
Photoluminescence (PL) is an established method to characterize the opto-electronic properties of solar cell absorber layers. With the help of Planck’s generalized law it is in principle possible to determine the quasi-Fermi level splitting and the absorption coefficient of a solar cell before its actual completion. For large-scale measurements (mm/cm regime) this is valid for absorber layers with lateral homogeneous properties, however it is not directly transferable to polycrystalline semiconductors due to laterally fluctuating opto-electronic and structural parameters. In this work the lateral fluctuations in opto-electronic properties of polycrystalline Cu(In,Ga)S2 have been analyzed by measuring laterally and spectrally resolved PL on the mym-scale and providing the transition towards macroscopic PL measurements on the mm-scale. To give a comprehensive characterization, surface roughness and optical properties have been studied and methods for feature extraction have been applied. <engl.>
Zur Planung und Überwachung von Photovoltaikanlagen ist es entscheidend, den zu erwartenden Ertrag möglichst genau abzuschätzen. Dieser ist maßgeblich durch die Einstrahlungssituation bestimmt. Neben der Gesamteinstrahlung ändert sich unter verschiedenen Bedingungen auch die spektrale Zusammensetzung der Einstrahlung. Eingesetzte Halbleitermaterialien weisen, aufgrund unterschiedlicher Bandlücken, verschiedene spektrale Empfindlichkeiten auf und reagieren somit auch unterschiedlich stark auf Variationen in der spektralen Einstrahlung. Diese Arbeit behandelt verschiedene Aspekte der spektralen Solarstrahlung, ihrer Berechnung aus Satellitendaten und ihres Einflusses auf Photovoltaik-Materialien. In Sensitivitätstudien wird gezeigt, unter welchen atmosphärischen Bedingungen das Spektrum sich ändert. Die spektral aufgelöste Einstrahlung aus den verwendeten Verfahren, SOLIS und MAGIC, wurde erstmals an drei verschiedenen Standorten validiert. <dt.>
For planning and monitoring of photovoltaic devices it is important to estimate the expected yield accurately. It mainly depends on the incident irradiance. With changing conditions both the total irradiance and the spectral distribution of the irradiance vary. Every semiconductor material shows different spectral response and different behaviour with varying spectral irradiance. This theses covers different aspects of the solar spectrum, its calculation from satelite data and its impact on different photovoltaic materials. Sensitivity studies demonstrate the influence of different atmospheric conditions on the spectral distribution of irradiance. Spectrally resolved irradiance derived from two methods, MAGIC and SOLIS, were evaluated with ground measurements at three sites. <engl.>
In dieser Arbeit führen wir numerische Simulationen von Strömungen über absenkenden Flügelprofilen mit einer hochauflösenden Spektralen Elemente Methode durch. Es wird eine sehr detaillierte räumliche und zeitliche Beschreibung der Strömung erreicht. Die Ergebnisse, die wir bekommen haben sind mit bisher veröffentlichten experimentellen und numerischen Untersuchungen validiert. Widerstand-, Neutral- und Schub-Nachläufe werden erfolgreich simuliert. Zudem haben wir zwei bisher unbekannte Modi beobachtet. Wir stellen die Annahme, die Strouhal-Zahl sei der einzige Charakterisierungsparameter von absenkenden Flügelprofilnachläufen in Frage. Unsere Ergebnisse zeigen, dass auch die Amplitude und die Frequenz der Absenkung zu berücksichtigen sind. Schließlich haben wir die Frequenzregime bei absenkenden Flügelprofilen untersucht. Wir haben festgestellt, dass die Frequenzregime die Nachlaufstruktur bestimmen. <dt.>
In dieser Arbeit wird numerisch die Dynamik von Inertialpartikeln untersucht, die durch Kollisionen aggregieren und unter bestimmten Bedingungen wieder fragmentieren. Unser Ziel ist vor allem ein besseres Verständnis natürlicher Phänomene wie zum Beispiel die Bildung von Tropfen in Wolken und mariner Aggregate. Unser Schwerpunkt ist die Untersuchung des Langzeitverhaltens von Größenverteilungen von Partikeln. Als erstes beschreiben wir ein Modell für die Aggregation und Fragmentierung von kugelförmigen Tropfen in einer turbulenten Strömung. Ferner analysieren wir Systeme mit komplexerer Aggregatstruktur, wo die Struktur mit einer fraktalen Dimension approximiert werden kann. Wir zeigen, dass die Verteilung der Fragmente nach dem Zerbrechen entscheidend für die Form der Größenverteilung der Aggregate ist. Schließlich zeigen wir wie sich unser Ansatz in die etablierten Modelle aus der Literatur einordnet. <dt.>
In this thesis we study numerically the dynamics of inertial particles aggregating upon collision and fragmenting under certain conditions. Our motivation lies primarily in understanding natural phenomena such as the formation of cloud droplets and marine aggregates. Our main focus is the study of the size distributions of particles which evolve in the long-term limit. First, we describe a model for the aggregation-fragmentation dynamics of spherical droplets in a turbulent flow. In addition, we show how to model processes where aggregates with a more complex structure appear. We discuss the problem of aggregation and fragmentation in systems where the aggregate structure can be approximated in terms of a fractal dimension. The distribution of the fragments after breaking is found to be the main influence on the resulting shape of the steady state size distribution. Finally, we integrate our approach with the established models from the literature. <engl.>
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Berechnung der freien Energie von analytisch kaum zugänglichen Systemen. Ältere stochastische Methoden wie R. Zwanzig's Free Energy Perturbation und Ch. Bennett's Acceptance Ratio Methode wurden jüngst unter Ausnutzung der Jarzynski Gleichung und des Crooks'schen Fluktuationstheoremes verallgemeinert und verknüpfen derart die Verteilung der in einem Nichtgleichgewichtsprozess verrichteten Arbeit mit der assoziierten Differenz der freien Energie. Wir haben die Acceptance Ratio Methode im Detail studiert, ihre Wirkungsweise anschaulich erläutert, einige Eigenschaften bewiesen und ein Maß für dessen Konvergenz vorgeschlagen und geprüft. Außerdem haben wir ein Fluktuationstheorem für einen verallgemeinerten Begriff von Arbeit aufgestellt und für die Berechnung des chemischen Potentials eines Lennard-Jones Fluides von hoher Dichte angewandt. <dt.>
Subject of the present thesis is the problem of free energy calculations of systems which hardly can be treated analytically. Former stochastic methods like R. Zwanzig's free energy perturbation and Ch. Bennett's acceptance ratio method have recently been generalized using the Jarzynski Equation and Crooks' Fluctuation Theorem, such that they connect the statistics of work done in nonequilibrium processes with the associated free energy difference. We have studied the acceptance ratio method (bridge sampling) in detail, depicted its effectiveness, proven some characteristics, showed how to enhance its performance, worked out its convergence properties, and proposed and tested a measure of convergence for that method. In addition, we established a fluctuation theorem for a generalized notion of work and applied it to the calculation of the chemical potential of a Lennard-Jones fluid at high density. <engl.>
Diese Dissertation stellt ein mikroskopisches Modell der menschlichen Spracherkennung (HSR) vor; mikroskopisch bedeutet erstens, dass die Erkennung einzelner Phoneme (und nicht die Erkennung ganzer Sätze) modelliert wird. Zweitens wird die genaue spektro-temporale Struktur von Sprache mit einem auditorischen Modell verarbeitet. Gängige Modelle der HSR verwenden hingegen die spektrale Struktur allein. Das Modell ist dazu in der Lage die Phonemerkennung von Normalhörenden (NH) im Rauschen und wichtige Aspekte der Konsonanterkennung in Ruhe vorherzusagen. Weiterhin wird das Modell zur Vorhersage von Satzverständlichkeiten erweitert. Diese Erweiterung sagt die Spracherkennung von NH und SH mit der gleichen Genauigkeit vorher wie ein Standard-Sprachverständlichkeitsmodell. Die überschwellige Verarbeitung von NH und SH wird mit Hilfe psychoakustischer Messmethoden (Nachverdeckungsexperiment und kategoriale Lautheitsskalierung) erfasst. Diese überschwellige Verarbeitung wird dann im Modell berücksichtigt. Es zeigt sich, dass eine Berücksichtigung der überschwelligen Verarbeitung die Vorhersagegenauigkeit verbessert. <dt.>
This dissertation presents a microscopic model of human speech recognition (HSR), microscopic in a sense that first, the recognition of single phonemes rather than the recognition of whole sentences is modeled. Second, the particular spectro-temporal structure of speech is processed by an auditory model. This contrasts with other models of HSR, which usually use the spectral structure only. The model is capable of predicting phoneme recognition in normal-hearing (NH) listeners in noise along with important aspects of consonant recognition in quiet. Furthermore, this model is extended for the prediction of sentence recognition. The extension is capable of predicting speech recognition of NH and hearing-impaired (HI) listeners as accurately as a standard speech intelligibility model. Parameters reflecting the supra-threshold auditory processing are assessed in NH and HI listeners using psychoacoustical techniques such as forward masking and categorical loudness scaling. These supra-threshold auditory processing deficits are included in the model and the results show that implementing supra-threshold processing improves prediction accuracy. <engl.>
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