In dieser Arbeit wird der Einfluss struktureller Variationen von CIGS-Solarzellen auf deren Temperaturkoeffizienten, ihre Stabilität und ihre Schwachlichtleistung untersucht. Die für diese Studie durchgeführten Schichtmodifikationen umfassen verschiedene Puffer, Fensterschichten und Rückkontaktschichten sowie verschiedene doppelt abgestufte Absorber mit veränderter in der Dicke und der Natrium-Nachbehandlung. Es konnte gezeigt werden, dass die Absorberschicht von allen modifizierten Schichten der Struktur den größten Einfluss auf die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsleistung aufweist. Es zeigte sich, dass die Elementzusammensetzung des Puffers und des Absorbers eine wichtige Rolle bei der Elementinterdiffusion spielt und somit zur Bildung von amphoteren Defekten führt, die licht- und temperaturempfindlich sind. Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Solarzellenstrukturen auf die Verschiebung der dominanten Rekombination bei unterschiedlichen Lichtintensitäten wurden ebenfalls durchgeführt.
In this work, the impact of structural variations of CIGS solar cells on their temperature coefficients, their stability, and their low light performance is studied. The layer modifications implemented for this study include different buffer, window layers and back contacts materials, and different double graded absorbers with change in their thickness and sodium post deposition treatment. It was demonstrated that the absorber layer exhibits the largest influence on the temperature dependence of the power output amongst all modified layers of the structure. The buffer and the absorber elemental composition showed to play an important role in the elemental interdiffusion and hence led to the creation of amphoteric defects that are light and temperature sensitive. Studies on the impact of different solar cell structures on the shift of the dominant recombination region at different light intensities were also performed.
Diese Dissertation klärte innerhalb eines Design-Based-Research-Rahmens, wie sich eine Verknüpfung von Schule und Außerschulischen Lernorten (AsL) mittelfristig auf ein systemisches Verständnis in Bezug auf den Klimawandel bei Schüler:innen der 7. Jahrgangsstufe auswirkt. Hierfür kam ein Methodenmix zum Einsatz. Während ein schriftlicher Test eine signifikante Verbesserung des Systemverständnisses nahelegte, ließ eine qualitative Inhaltsanalyse sowohl auf eine heterogene als auch diskontinuierliche Entwicklung schließen. Die Ergebnisse legen nahe, dass Vorstellungen über dynamische Prozesse im Klimasystem vor allem von im Unterricht eingesetzten Modellen profitierten. Bezüglich der AsL kristallisierten sich hingegen motivationale Faktoren und erinnerungswürdige persönliche Erfahrungen als wesentlich für den Cognitive-Development-Prozess heraus. Für Schüler:innen mit einer geringeren Leistungsentwicklung konnten keine generellen positiven Effekte außerschulischen Lernens nachgewiesen werden.
This dissertation explored, within a design-based research framework, the medium-term impact of linking school and out-of-school learning (OLE) on a systemic understanding of climate change among 7th grade students. A method mix was used for this purpose. While a written test suggested a significant improvement in systemic understanding, a qualitative content analysis revealed both a heterogeneous and discontinuous development. The results indicate that ideas about dynamic processes in the climate system were mostly developed by the analogue and digital models used in class. With regard to OLE, motivational factors and memorable personal experiences emerged as essential for the cognitive development process. However, for students with lower performance development, no general positive effects of extracurricular learning could be proven.
In dieser Arbeit wurden Modelle für das kognitive Sprachverstehen basierend auf unterschiedlichen Methoden zur Analyse einer auditorischen fMRT Studie evaluiert. Ziel der Studie war die Unterscheidung neuronaler Korrelate von Sprachverstehen und der Wahrnehmung eines sprachähnlichen Signals mit den physikalischen Eigenschaften von Sprache ohne einen semantischen Inhalt. Die Ergebnisse basieren auf einer neuen Methode zur Bewertung von "Searchlight Classification" Ergebnissen. Mit multivariater Mustererkennung konnten spezifische lokale Aktivierungsmuster in Bereichen des Temporal-, Frontal- und Parietalkortex sowie im Gyrus cinguli identifiziert werden. Die Ergebnisse einer Konnektivitätsanalyse lassen für die Verarbeitung sinnvoller und sinnfreier Sprache auf unterschiedliche Netzwerke zwischen Strukturen des linken Frontal-Kortex, des bilateralen Temporalkortex, sowie des temporo-parietalen Übergangs und des lymbischen Systems schließen.
In this thesis spoken language comprehension models are evaluated based on different analysis methods for an auditory fMRI study. It aimed to distinguish between neural correlates of spoken language comprehension and the perception of speech-like signals, holding the acoustic properties of speech but without any meaningful content. The results are based on a novel approach for the evaluation of searchlight classification results. With multivariate pattern analyses, specific local brain activation patterns for spoken language comprehension could be identified in structures of the temporal, frontal, and parietal cortex as well as the cingulate cortex. A further network analysis based on the model of psycho-physiological interactions has shown a network between frontal- and parietal lobe areas and the cingulate cortex for the processing of valid speech and a network between temporo-parietal structures and the cingulate cortex for the processing of invalid speech.
Diese Dissertation untersucht Algorithmen zum Schätzen der Tonhöhe menschlicher Sprache. Es existieren viele solcher Algorithmen, die auch in Rauschen präzise arbeiten. Die Tonhöhe ist allerdings eine menschliche Empfindung, und steht Algorithmen nicht zur Verfügung. Die Bewertung ihrer Genauigkeit ist daher schwer, und immer abhängig von der Verwendeten Wahrheit. Diese Dissertation stellt einen neuen Tonhöhen-Schätzungs-Algorithmus vor, der besonders robust gegen Rauschen ist, zeigt eine neue Tonhöhen-Wahrheit die besser passt als bestehende Wahrheiten, und endet mit einer Vergleichsstudie bestehender Algorithmen von noch nie dagewesenem Umfang. Diese Studie zeigt überraschend große versteckte Biase in bestehenden Sprach-Datenbanken und Auswertungsmethoden auf. Es gibt daher keinen besten Algorithmus, sondern die Wahl des Algorithmusses sollte unbedingt spezifisch auf die zu erwartenden Signale abgestimmt sein.
This dissertation investigates algorithms for estimating pitch in the human voice. Many such algorithms exist, and claim to be accurate even in high levels of noise. Pitch, however, is a human percept that strictly speaking only exists in the human brain, and is not directly available for testing algorithms. Evaluating algorithm accuracy is therefore difficult, and highly dependent on the choice of truth used for comparison. This dissertation introduces a new pitch estimation algorithm for the human voice that is accurate and robust to noise, proposes a new pitch ground truth that is a better fit for the task than previous truths, and evaluates existing pitch estimation algorithms in a comparison study of unprecedented scope. The results of this comparison reveal a surprising amount of hidden bias in existing speech corpora, as well as evaluation methods. Thus, the choice of algorithm should be highly dependent on the expected signals, with no one clear best choice for all applications.
In dieser Doktorarbeit wurde ein STM-SNOM-Hybridmikroskop entwickelt, mit dem gleichzeitig der Tunnelstrom, und damit topographische Informationen, sowie optische Signale von ein und derselben Oberflächenposition detektiert werden können. Zu diesem Zweck wurde ein Verfahren zur Herstellung optischer Glasfaserspitzen entwickelt, welche zum einen optimale Spitzenformen mit Nanometer Apexradius besitzen, zum anderen optisch transparent, elektrisch leitfähig und gleichzeitig mechanisch robust sind. Experimente wurden an Ruthenium (0001)- und Titandioxid (110)- Einkristallen durchgeführt, auf welche optisch aktive Silber-Nanopartikel aufgebracht wurden. Während die Ag-Inseln auf Ru(0001) optisch aktiver als das umliegende Substrate sind, werden die Ag-Partikel auf TiO2 dunkler in den optischen Karten abgebildet, was den absorptiven Charakter der angeregten Mie-Plasmonen widerspiegelt. Das räumliche Auflösungsvermögen in den optischen Karten wurde mit ca. 1 nm bestimmt.
In this doctoral thesis an STM-SNOM hybrid microscope was constructed, being able to simultaneously detect the tunnel current, and thus topographic information, and optical signals from identical surface positions. For this purpose, a procedure for the fabrication of optical fiber tips has been developed, which are characterized by apex radii at the nanometer scale at the one hand and are optically transparent, electrically conductive and mechanically robust at the other. First test experiments were carried out on ruthenium (0001) and titanium dioxide (110) single crystals, decorated with Ag nanoparticles as optically active elements. While the Ag-islands on Ru(0001) are optically active with respect to the surrounding substrate, the Ag particles on TiO2 appear darker in the optical maps, reflecting the absorptive character of underlying Mie plasmons. A spatial resolution of 1 nm could be derived from the optical maps.
