Die integrale Suspensions-Druck-Methode (ISP) -- ein neues Verfahren zur präzisen und automatisierten Schlämmkornanalyse

Die Schlämmkornanalyse ist ein Verfahren, um die Partikelgrößenverteilung von Böden in der Schluff- und Tonfraktion zu bestimmen. Hierbei wird auf Grundlage des Stokes'schen Gesetzes die Partikelgröße aus der Absetzgeschwindigkeit in einer wässrigen Suspension abgeleitet. Bisher gab es zwei etablierte Methoden zur Schlämmkornanalyse: das Pipettverfahren und das Aräometerverfahren. Beide Verfahren beruhen darauf, die zeitliche Änderung der Partikelkonzentration oder Dichte der Suspension in einer bestimmten Tiefe innerhalb der Suspension zu messen. Wir haben eine neuen Methode entwickelt, die auf einer Druckmessung in der Suspension in einer ausgewählten Tiefe basiert. Dieser Druck ist ein integrales Maß für alle Partikel in Suspension oberhalb der Meßtiefe. Wir simulieren die Druckabnahme aufgrund des Absetzens von Partikeln als Funktion der Partikelgrößenverteilung und versuchen durch Variation der Verteilungsparameter eine bestmögliche Anpassung an die Messdaten zu erreichen (inverse Simulation mit globaler Optimierung). Die neue Methode liefert die Partikelgrößenverteilung in sehr hoher Auflösung. Die experimentelle Realisierung vermeidet im Gegensatz zu Pipett- und Aräometermethode jegliche Störung durch den Messvorgang. Eine Sensitivitätsanalyse für verschiedenen Materialien zeigt, dass das Verfahren die Schlufffraktionen präzise bestimmt. Bei Vorgabe von Sandfraktionen aus der Siebung ist entsprechend auch die Schätzung der Tonfraktion sehr genau

Electron-beam-induced current at absorber back surfaces of Cu (In,Ga) Se2 thin-film solar cells

The following article appeared in Journal of Applied Physics 115.1 (2014): 014504 and may be found at http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/115/1/10.1063/1.4858393The present work reports on investigations of the influence of the microstructure on electronic properties of Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) thin-film solar cells. For this purpose, ZnO/CdS/CIGSe stacks of these solar cells were lifted off the Mo-coated glass substrates. The exposed CIGSe backsides of these stacks were investigated by means of electron-beam-induced current (EBIC) and cathodoluminescence (CL) measurements as well as by electron backscattered diffraction (EBSD). EBIC and CL profiles across grain boundaries (GBs), which were identified by EBSD, do not show any significant changes at Σ3 GBs. Across non-Σ3 GBs, on the other hand, the CL signals exhibit local minima with varying peak values, while by means of EBIC, decreased and also increased short-circuit current values are measured. Overall, EBIC and CL signals change across non-Σ3 GBs always differently. This complex situation was found in various CIGSe thin films with different [Ga]/([In]+[Ga]) and [Cu]/([In]+[Ga]) ratios. A part of the EBIC profiles exhibiting reduced signals across non-Σ3 GBs can be approximated by a simple model based on diffusion of generated charge carriers to the GBs.This work was supported in part by the BMU projects comCIGS and comCIGSII. R.C. acknowledges financial support from Spanish MINECO within the program Ramon y Cajal (RYC-2011-08521)

Investigation of Cu poor and Cu rich Cu In,Ga Se2 CdS interfaces using hard X ray photoelectron spectroscopy

Cu poor and Cu rich Cu In,Ga Se2 CIGSe absorbers were used as substrates for the chemical bath deposition of ultrathin CdS buffer layers in the thickness range of a few nanometers in order to make the CIGSe CdS interface accessible by hard X ray photo emission spectroscopy. The composition of both, the absorber and the buffer layer as well as the energetics of the interface was investigated at room temperature and after heating the samples to elevated temperatures 200 C, 300 C and 400 C . It was found that the amount of Cd after the heating treatment depends on the near surface composition of the CIGSe absorber. No Cd was detected on the Cu poor surface after the 400 C treatment due to its diffusion into the CIGSe layer. In contrast, Cd was still present on the Cu rich surface after the same treatment at 400

Internal electric fields control triplet formation in halide perovskite-sensitized photon upconverters

Halide perovskite-based photon upconverters utilize perovskite thin films to sensitize triplet exciton formation in a small-molecule layer, driving triplet-triplet annihilation upconversion. Despite having excellent carrier mobility, these systems suffer from inefficient triplet formation at the perovskite/annihilator interface. We studied triplet formation in formamidinium-methylammonium lead iodide/rubrene bilayers using photoluminescence and surface photovoltage methods. By studying systems constructed on glass as well as hole-selective substrates, comprising self-assembled layers of the carbazole derivative 2PACz ([2-(9H-carbazol-9-yl)ethyl]phosphonic acid) on indium-doped tin oxide, we saw how changes in the carrier dynamics induced by the hole-selective substrate perturbed triplet formation at the perovskite/rubrene interface. We propose that an internal electric field, caused by hole transfer at the perovskite/rubrene interface, strongly affects triplet exciton formation, accelerating exciton-forming electron-hole encounters at the interface but also limiting the hole density in rubrene at high excitation densities. Controlling this field is a promising path to improving triplet formation in perovskite/annihilator upconverters

The role of interparticle heterogeneities in the selenization pathway of Cu Zn Sn S nanoparticle thin films a real time study

Real time energy dispersive X ray diffraction EDXRD analysis has been utilized to observe the selenization of Cu Zn Sn S nanoparticle films coated from three nanoparticle populations Cu and Sn rich particles roughly 5 nm in size, Zn rich nanoparticles ranging from 10 to 20 nm in diameter, and a mixture of both types of nanoparticles roughly 1 1 by mass , which corresponds to a synthesis recipe yielding CZTSSe solar cells with reported total area efficiencies as high as 7.9 . The EDXRD studies presented herein show that the formation of copper selenide intermediates during the selenization of mixed particle films can be primarily attributed to the small, Cu and Sn rich particles. Moreover, the formation of these copper selenide phases represents the first stage of the CZTSSe grain growth mechanism. The large, Zn rich particles subsequently contribute their composition to form micrometer sized CZTSSe grains. These findings enable further development of a previously proposed selenization pathway to account for the roles of interparticle heterogeneities, which in turn provides a valuable guide for future optimization of processes to synthesize high quality CZTSSe absorber layer

Test des neuen PARIO-Gerätes zur automatisierten Schlämmkornanalyse auf Basis der ISP-Methode

Die Partikelgrößenverteilung ("particle size distribution", PSD) kennzeichnet eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Böden. Das Referenzverfahren zur Bestimmung des PSD beruht auf der durch Gravitation bedingten Sedimentation von Partikeln in einer anfänglich homogenen Suspension. Herkömmliche Methoden messen manuell (i) den Auftrieb eines schwimmenden Körpers in der Suspension zu verschiedenen Zeiten (Aräometer-Methode) oder (ii) die Feststoffmasse in extrahierten Suspensionsvolumina zu vorgegebenen Zeiten (Pipett-Methode). Beide Verfahren führen zu einer Störung des Sedimentationsprozesses und liefern nur wenige diskrete Daten der PSD. Durner et al. (2017) haben kürzlich eine neue automatisierte Methode zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung von Böden und Sedimenten aus Gravitationssedimentation enwickelt. Das "Integrale Suspensiondruckverfahren" (ISP) schätzt kontinuierliche Partikelgrößenverteilungen aus Sedimentationsexperimenten, indem die zeitliche Entwicklung des Suspensionsdrucks bei einer bestimmten Meßtiefe in einem Sedimentationszylinder aufgezeichnet wird. Das Verfahren erfordert keine manuelle Interaktion nach dem Start und somit keine spezialisierte Ausbildung des Laborpersonals und vermeidet jegliche Störung des Sedimentationsprozesses. Die Technik zur Durchführung dieser Experimente wurde von der Firma UMS AG, München, entwickelt und steht als Instrument mit der Bezeichnung PARIO zur Verfügung, das von der METER Group AG gehandelt wird. In diesem Vortrag wird die grundlegende Funktionsweise von PARIO aufgezeigt und Schlüsselkomponenten und Parameter der Technologie erläutert