Baumbach, Nico; Building and testing a carbon monoxide laser for metal cutting application. - 92 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Ziel dieses Projekts war es einen CO Laser zu bauen, der auf Wellenlängen zwischen 5 und 6 [my]m arbeitet, eine hohe Strahlqualität aufweist und eine Leistung von ca. 1 kW erreicht. Nach dem Aufbau, der Optimierung und des Tests dieses koaxialen Lasers wurden Schmelzschneidversuche durchgeführt. Um zu überprüfen ob dieser Laser die Vorteile des CO2 und des Scheibenlasers vereint, wurden diese Tests unter gleichen Bedingungen an Edelstahl durchgeführt. Nach Optimierung des Lasers wurde eine Leistung von 860 W bei einer Strahlqualität von K = 0,84 im Labor erreicht. Das Spektrum wies dabei Wellenlängen zwischen 5,35 und 5,9 [my]m bei einem gewichteten Mittelwert von 5,5 [my]m auf. Die Montage des Lasers auf die TRULaser 1030 Maschine verringerte die Strahlqualität auf einen Wert von K = 0,57 auf Grund von "thermal blooming" in der Strahlführung. Die Leistung stieg durch eine bessere Wasserkühlung auf 1100 W. Die Schneidversuche zeigten hohe Schnittgeschwindigkeiten des CO Lasers, die nur geringfügig unter denen des Scheibenlasers liegen. Dies ist zum einen begründet durch die unterschiedliche Wellenlänge mit der eine andere Absorption einhergeht. Zum anderen sind die hohen Schnittgeschwindigkeiten durch einen sehr kleinen Fokusdurchmesser erklärbar. Die Messungen der Oberflächenrauheit bestätigten den subjektiven Eindruck der hohen Schnittqualität des CO Lasers die nahezu an die des CO2 Laser heranreicht. Alle Ziele des Projekts wurden erreicht und wertvolle Erkenntnisse konnten gezogen werden. Dieses Wissen kann nun genutzt werden um potentielle Anwendungsgebiete dieses Lasers zu erschließen, da das industrielle Laserschneiden auf Grund der auftretenden Herausforderungen nicht optimal scheint. Weiterhin zeigen die Daten den Einfluss der Wellenlänge auf die Schnittgeschwindigkeit und die Schnittqualität und lassen somit Rückschlüsse zu, welche Ergebnisse bei Projekten mit anderen Wellenlängen zu erwarten sind und ob diese ökonomisch sinnvoll sind.
Bärwolf, Florian; Spektrale Ellipsometrie an ZnO-Einkristallen und -Filmen. - 63 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
In dieser Arbeit wurde die ordentliche und außerordentliche dielektrische Funktion (DF) von Zinkoxid (ZnO) untersucht. Hierzu wurden undotierte ZnO-Einkristalle und dotierte ZnO-Filme mit spektraler Ellipsometrie (SE) vermessen und anschließend mit verschiedenen Modellen ausgewertet. Aus der DF der ZnO-Einkristalle und vorliegenden Reflexionsdaten wurde bei deren Auswertung das Temperaturverhalten der verschiedenen Beiträge (Exzitonen, Band-zu-Band-Übergänge und Exziton-Phonon-Komplexe) zur DF innerhalb eines Temperaturbereichs von 5 K bis 790 K bestimmt. Hierbei wurde die temperaturabhängige Verschiebung der Bandkante, Verbreiterungen der Exzitonen, sowie die Oszillatorstärke der Exzitonen und Exziton-Phonon-Komplexe ermittelt. In technologischer Hinsicht wurde aus den SE-Daten für dotierte ZnO-Filme die Elektronenkonzentration, Beweglichkeit, Leitfähigkeit und der Oberflächenwiderstand berechnet, sowie die dotierungsabhängige Verschiebung der Bandkante gemessen und erklärt.
Biank, Hans-Christian; Optische und elektrische Charakterisierung von PPV-basierten Polymeren. - 45 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
In dieser Arbeit werden die optischen und elektrischen Eigenschaften von Thieno[3,4-b]pyrazinphenylenvinylen und Poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylen{vinylen] untersucht. Dazu wurden Einzelschichten auf Quartz und Siliziumsubstraten sowie ITO-beschichtetem Glas mit und ohne PEDOT:PSS Schicht untersucht. Die spektrale Ellipsometrie wurde angewandt sowie Reflexions-, Elektroreflexions- und Photostrommessungen durchgeführt. Desweiteren wurden spannungsabhängige Strom- und Kapazitätscharakteristiken aufgenommen. Durch eine äuß ere Spannung sind in den optischen Spektren der Polymere Änderungen aufgetreten, welche quantitativ durch den Stark-E ffekt beschrieben werden können. Dadurch können Polarisierbarkeit, Bindungsenergie, Radius und Ionisationsfeldstärke des beobachteten Exzitons bestimmt werden. Das Einfügen einer PEDOT:PSS Schicht führt zu erhöhter Störstellendichte und ändert die optischen und elektrischen Eigenschaften der untersuchten Polymere.
Herzberg, Martin; Laser-Kurzzeittempern von Raumtemperatur-gesputterten, Aluminium-dotierten Zinkoxid-Schichten. - 40 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In dieser Arbeit wird ein laserbasierter Temperprozess für ZnO:Al entwickelt und untersucht. Prozessparameter für einen Laserprozess, der zu signifikanten Verbesserungen der elektrischen und optischen Eigenschaften von ZnO:Al führt, werden angegeben. Der Prozess des Laser-Kurzzeittemperns wird für ZnO:Al-Schichten bei den Dotierkonzentrationen 1wt.\% und 2wt.\% untersucht. Die Untersuchung konzentriert sich auf eine Laserbehandlung an Luft und unter Silikonöl-Deckschichten. Für ZnO:Al 2wt.\% auf texturiertem Substrat wurde das Laser-Kurzzeittempern an Luft durchgeführt. - Der Emissionsgrad von ZnO:Al Schichten bei diversen Wechselwirkungszeiten, als Verhältnis von Stahldurchmesser des Laserstrahls zu Vorschubgeschwindigkeit des Lasers, wird untersucht. Die während der Laserbehandlung auftretenden Temperaturen werden mittels Infrarotthermographie gemessen.
Keck, Philipp; Optimierung des Siebdruckverfahrens zur Herstellung von OLEDs in Bezug auf Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Homogenität der Leuchtdichte. - 47 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Diese Bachelorarbeit ist im Bereich der Substratherstellung für organische Leuchtdioden (OLEDs) angesiedelt. Sie befasst sich mit der Optimierung des Siebdruckverfahrens, um später einen kontinuierlichen Verlauf der Leiterbahnen auf der Anode zu erhalten. Hierdurch wird in der fertigen OLED eine nahezu homogene Ladungsträgerdichte auf der gesamten Leuchtfläche ermöglicht, woraus sich eine hohe Uniformität der Leuchtdichte ergibt. Es existieren viele verschiedene Parameter, welche einen Einfluss auf die Qualität des Druckergebnisses haben. Da diese nicht alle betrachtet werden konnten, wurde eine Auswahl nach folgenden zwei Kriterien getroffen: erstens die Höhe des erwarteten Optimierungspotentials und zweitens deren Umsetzbarkeit. Im Verlauf der Prozessoptimierung wurden folgende Faktoren genauer untersucht: Notwendigkeit einer Reinigung der Substrate vor dem Drucken, die Härte der Druckrakel, der Winkel des Druckkopfes, die Druckgeschwindigkeit und die Zusammensetzung des verwendeten Resistmaterials. Aus der Auswertung der einzelnen Versuche wurden schließlich die optimalen Werte für die Druckparameter abgeleitet und deren Auswirkung auf die Qualität des Druckergebnisses und damit auf die Homogenität der Leuchtdichte ermittelt.
Gartenbach, Marcus; Entwicklung und Charakterisierung einer strukturierten Metallisierung für rückseitig kontaktierte Silizium-Solarzellen mittels Laserablation. - 85 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
In dieser Arbeit wurde ein Laserprozess entwickelt und charakterisiert, um die Metallisierung von rückseitenkontaktierten Solarzellen zu strukturieren. Dieser Prozess kann in zwei Varianten durchgeführt werden. Variante 1 benötigt eine zusätzliche Ätzbarriere auf der Metallisierung, die im Strukturierungsvorgang selektiv aufgetrennt wird. Anschließend folgt eine Öffnung der Lasergräben mittels einer Ätzung in KOH-Lösung. Für große Dicken und Inhomogenitäten auf der Probenoberfläche ist dieser Prozess vorteilhaft, da eventuelle Defekte durch den Ätzschritt entfernt werden. Variante 1 ist erfolgreich als Standardverfahren für die Prozessierung von IBC-Zellen eingesetzt worden. Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit lag auf der Entwicklung der alternativen Variante 2. Diese verwendet keinen Ätzschritt, da die Polaritäten der Metallkontakte in einem einstufigen Laserschritt direkt voneinander separiert werden. Dazu wurden vielfältige Versuche in Abhängigkeit von der Laserwellenlänge, der Pulsenergie, der Repetitionsrate, der Fokuslage, der Schreibgeschwindigkeit und von geometrischen Parametern auf spezifisch entwickelten Probenstrukturen durchgeführt und ausgewertet. Auf der besten Zelle konnte eine mit Prozess Variante 1 vergleichbare Leerlaufspannung von 665 mV nachgewiesen werden. Somit wurde keine relevante Schädigung auf dieser Zelle erzeugt. Der Kurzschlussstrom lag bei 9,6 A. Der Füllfaktor wurde mit 45 % und der Wirkungsgrad wurde bei 12 % gemessen. Im Vergleich dazu ergaben sich für gemäß Variante 1 prozessierte IBC-Zellen mit 3 mym Metallisierungsdicke folgende Werte: Eine Leerlaufspannung von 669 mV, ein Kurzschlussstrom von 9,9 A, ein Füllfaktor von 74 % und ein Wirkungsgrad von 20,3 % wurden gemessen. Zusammenfassend konnten 2 Varianten zur Herstellung einer strukturierten Metallisierung für IBC-Solarzellen demonstriert werden. Ein tieferes Verständnis über die Zusammenhänge der Materialschichten und Laserparameter für eine schädigungsfreie Kontakttrennung wurde erlangt. Aufgrund der hohen Ansprüche an die Homogenität der zu ablatierenden Schichten ist Variante 2 aktuell nicht dem Standardprozess Variante 1 vorzuziehen. Dennoch können alternative absorbierende Isolationsschichten und gleichförmigere Metallisierungen potentiell in Zukunft Möglichkeiten zur Anwendung der direkten Laserstrukturierung eröffnen.
Wojdyr, Michal; Fluorescence of MEH-PPV - from bulk films to single molecules. - 47 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In this thesis, the in uence of the concentration of MEH-PPV in a PMMA matrix was discussed to get a better understanding of its photophysical properties. For that, emission and excitation spectra were observed. The main focus of the work is set on the excitation spectra of MEH-PPV at di erent concentrations because such spectra of conjugated polymers at single molecule level have been measured for the rst time in a direct way. Additionally, the quantum yield was measured. An introduction into the basics of conjugated polymers and photophysical e ects is given. After explanation of the sample preparation and the setup, the results are presented and discussed. We observed a lower quantum yield for single molecules and a blue shift of emission and excitation spectra in comparison to high concentrated lms. Probably, this is due to induced disorders in the geometry of the polymer chain.
Wagner, Andrea; Verbindungstechnologie und ihr Einfluss auf die mechanische Stabilität von unbeschädigten und beschädigten Solarzellen. - 82 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Verbindungstechniken Weichlöten und anisotrop leitfähiges Kleben auf die mechanische Stabilität von monokristallinen 180 mym dicken Solarzellen untersucht. Dabei wurde im Experiment die Biegezugfestigkeit der Solarzellen mittels 4-Punkt-Biegeversuch bestimmt, mithilfe der Weibull-Verteilungsfunktion ausgewertet und mittels PL oder EL bezüglich Defekte charakterisiert. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass das anisotrop leitfähige Kleben und das Löten als Verbindungstechnologien für monokristalline 180 mym dicke Solarzellen infrage kommen. Beim Reparaturtest konnte nachgewiesen werden, dass Nachbarzellen einer beschädigten Solarzelle wieder neu verbunden werden können und somit die Ausschussrate in der Fertigung von PV-Modulen reduziert werden kann.
Michalk, Carsten; Tieftemperaturphotolumineszenz an Silizium zum Nachweis flacher Störstellen. - 40 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In dieser Arbeit werden Tieftemperaturphotolumineszenzspektren von Silizium analysiert. Das Ziel ist eine Konzentrationsbestimmung für die Elemente Bor, Phosphor und Aluminium. Die Auswertung wird mit Hilfe des Intensitätsverhältnisses vom gebundenen zum freien Exziton durchgeführt. Diesem Wert kann eine genaue Konzentration zugeordnet werden. Für kleine Konzentrationen im Bereich von n≤ [10] ^15 [cm] ^(-3) wird die Probe bei einer Temperatur von 4,2K untersucht. Bei größeren Konzentrationen ist eine Erhöhung der Temperatur auf 15 bis 25K notwendig. Durch die Analyse des intrinsischen Peaks kann die genaue Probentemperatur bestimmt werden. Die Berechnung der Konzentrationen erfolgte dann unter der Zuhilfenahme vorhandener Kalibrierkurven. Die Proben mit bekannten Konzentrationen zeigten jedoch eine Abweichung zu diesen Kurven. Daraufhin wurde eine erste Kalibrierkurve für die in dieser Arbeit verwendete Messanordnung erstellt.
Kunze, Oliver; Indirekte Lichteinkopplung und Einbettungsoptimierung am Solarmodul. - 68 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Eine wichtige Rolle zur Leistungssteigerung von Solarmodulen spielt die indirekte Lichteinkopplung. Treffen Lichtstrahlen auf ihrem Weg durch den Modulschichtaufbau nicht direkt auf die Solarzellen, sondern auf andere Modulkomponenten, so können diese von dort reflektiert werden. Mittels Totalreflexion am Übergang von Glas zu Luft kann dann das Licht durchaus auf die Solarzelle zurückgestrahlt werden. Durch geeignete Kombination von entsprechenden Modulkomponenten lässt sich so die Modulleistung steigern. In dieser Bachelorarbeit wird auf diese indirekte Lichteinkopplung eingegangen. Ziel dabei ist die Charakterisierung der dadurch möglichen Leistungssteigerungen im Solarmodul. Dazu sollen in geeigneten Experimentierreihen folgende Effekte betrachtet werden: Welchen Einfluss hat der Gebrauch von verschiedenen Ethylen-Vinyl-Acetat-Folien (EVA-Folien) auf die Stromgeneration der Solarzellen? Welchen Vorteil bringt die Verwendung von strukturiertem Zellverbinder gegenüber dem Standard aus der Produktion? Kann ein Gewinn durch die Verwendung von weißer EVA-Folie zwischen Zelle und Backsheet anstelle von transparenter erzielt werden? Wie verhält sich der von der Solarzelle generierte Strom in Abhängigkeit vom Abstand der Solarzellen untereinander im Solarmodul? Dazu dient eine theoretische und experimentelle Betrachtung der optischen und elektrischen Effekte, die nach dem Umbau von der reinen Solarzelle zum Solarmodul auftreten, als Grundlage. Um die gesuchten Effekte zu analysieren, werden vier unterschiedliche Varianten des Schichtaufbaus der Solarmodule aufgebaut. Diese Varianten werden nach jedem Aufbauschritt in einem Sonnensimulator vermessen. Um die Messabweichung gering zu halten, werden pro Variante 25 Module aufgebaut, die nach jedem Prozessschritt des Aufbaus fünfmal gemessen werden. Es wird eine eigene Kalibrierzelle angefertigt, um die Messergebnisse des durch den Modulzusammenbau notwendigen zweiten Versuchsaufbaus, des Sonnensimulators, mit denen aus dem ersten vergleichen zu können. Weiterhin werden mit einer unbehandelten Referenzgruppe von Solarzellen die auftretenden Abweichungen bei der Messung mit dem Sonnensimulator untersucht. Anschließend wird mit den aufgebauten Modulen und geeigneter Messapparatur die indirekte Lichteinkopplung in den Zellzwischenräumen charakterisiert. Dazu wird mit einem LBIC-Messgerät (Light-Beam-Induced Current) der Verlauf bestimmt, welcher prozentualer Mehrertrag in Abhängigkeit von dem Abstand zur Solarzellenkante von 0 20 mm erzielt werden kann.
