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.
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 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.