On the Theory of Exciton Dissociation on Internal Interfaces in Polymers

Erweiterung von Arkhipovs Theorie dunkler Grenflächen-Dipole zur Erklärung hoher Elektron-Loch-Paar-Trannungsraten an polymerinternen Grenzflächen

Untersuchungen zum Einfluss von Additiven auf die Langzeitstabilität von Polyethylenvinylacetatfolie bei Einsatz als Einbettmaterial in Photovoltaik-Modulen

Polyethylenvinylacetat (EVA) ist das in der kristallinen Silizium Photovoltaik am häufigsten eingesetzte Einbettmaterial. Aufgrund der Applikation von Solarmodulen unterliegt das Polymer Alterungsmechanismen, die zu Änderungen oder Verlust wichtiger Eigenschaften führen können. Folge sind typische Fehlerbilder wie Delamination oder Yellowing, die zu Leistungsverlusten oder Modulausfällen führen können. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von Umweltparametern (Temperatur, Feuchte, UV-Strahlung) und Stabilisatoren auf die Alterung von EVA-Folie zu untersuchen und damit einen Beitrag zur Identifikation der zugrundeliegenden Fehlermechanismen zu liefern. Dazu wurden sowohl Folien mit definierter und variierender Additivierung als auch kommerzielle Folien künstlichen Bewitterungstests unterzogen und die Änderungen verschiedener Eigenschaften analysiert. Dazu zählt die Haftung an der Grenzfläche EVA-Glas, das Transmissionsverhalten und die Farbänderung der Folie. Darüber hinaus wurden alterungsbedinge Änderungen an der chemischen Struktur von EVA und den Stabilisatoren mittels FTIR-Spektroskopie und GC/MS-Messungen erfasst. Bei den untersuchten Additiven handelte es sich um ein organisches Peroxid (Vernetzer), einen Haftvermittler auf Silanbasis, einen UV-Absorber aus der Gruppe der Hydroxybenzophenone, ein Arylphosphit als Antioxidant und einen bi-funktionellen Stabilisator, das sogenannte HALS (hindered amine light stabilizer). Im Rahmen der Arbeit ist es gelungen Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen der Folienadditivierung und dem Auftreten verschiedener Fehlerbilder zu identifizieren. Darüber hinaus war es möglich eine Folienzusammensetzung zu definieren, die die bestmögliche Stabilität beim Einsatz von EVA als Einbettmaterial bieten sollte

Strahlende Defekte in multikristallinem Silicium

In dieser Arbeit wurde das moderne Spektroskopieverfahren „push-broom hyperspectral imaging“ für die Analyse von multikristallinem Silicium eingesetzt. Diese Methode ermöglicht das gleichzeitige Aufzeichnen mehrerer Spektren. Daraus ergeben sich kürzere Messzeiten im Vergleich zu anderen spektroskopischen Aufbauten. So konnten strahlende Defektübergänge in multikristallinem Silicium umfassend charakterisiert werden. Die strahlenden Defekte sind an Korngrenzen („grain boundaries“) lokalisiert, weshalb die Bezeichnungen GB1-4 vergeben wurden. Die elektrische Aktivität dieser strahlenden Defekte ist vernachlässigbar. Sie beeinflussen nicht den Wirkungsgrad von multikristallinen Siliciumsolarzellen. Verschiedene experimentelle Ergebnisse weisen darauf hin, dass es sich um ausgeschiedene Verunreinigungen an Korngrenzen handelt

Infrarotspektroskopische Untersuchungen von Methylammonium-Blei-Halogenid-Perowskiten

Vorliegend wurden die optischen Eigenschaften der Methylammonium-Blei-Halogenid-Perowskite (CH3NH3PbX3, X=I, Br, Cl) vom ferninfraroten bis zum sichtbaren Spektralbereich untersucht. Im Ferninfraroten können Gitterschwingungen des anorganischen Blei-Halogenid-Käfigs beobachtet werden. Sie zeigten eine Blauverschiebung vom CH3NH3PbI3 zum CH3NH3PbCl3 aufgrund der abnehmenden Masse der an der Schwingung beteiligten Halogenide. Außerdem konnte eine Aufspaltung der longitudinal-optischen und transversal-optischen Resonanzfrequenz festgestellt werden. Die durch Phonon-Streuung limitierte Mobilität der Materialien konnte aufgrund der ermittelten Phononenfrequenzen in der Größenordnung von 200 cm2V−1s−1 berechnet werden. Der mittelinfrarote Spektralbereich (MIR) ist geprägt von den Schwingungen des Methylammonium-Kations. Durch die Substitution des Halogens im anorganischen Gitter wurde die dielektrische Umgebung des Kations verändert, was zu einer energetischen Verschiebung der Schwingungsbanden des Moleküls führte. Außerdem konnte eine Wechselwirkung der Ammoniumgruppe mit dem Käfig in Form einer Wasserstoffbrückenbindung festgestellt werden. Die ermittelten optischen Eigenschaften im von elektronischen Übergängen geprägten sichtbaren Spektralbereich decken sich mit Literaturdaten. Darüber hinaus wurden die optischen Eigenschaften des mit Bismut dotierten CH3NH3PbBr3 untersucht. Die Schwingungsspektren sind dabei gleich zu den des undotierten Kristalls. Im sichtbaren Spektralbereich konnte jedoch eine Verbreiterung der Bandkante festgestellt werden. Darüber hinaus wurde mit Hilfe der MIR-Spektroskopie die reversible Wassereinlagerung in CH3NH3PbI3-Dünnfilme untersucht, die bereits ab relativen Luftfeuchtigkeiten von 10% auftritt. Abschließend wurden die MIR-optischen Eigenschaften von CH3NH3PbI3-Dünnfilmen in auf ITO/PEDOT:PSS und FTO/TiOx basierenden Solarzellenschichtstapeln mit denen der Einkristalle beziehungsweise intrinsischer Filme verglichen