Spektroskopische Ellipsometrie und optische Simulation an Polymer-Nanopartikel-Solarzellen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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| adam_text | Titel: Spektroskopische Ellipsometrie und optische Simulation an Polymer-Nanopartikel-Solarzellen
Autor: Schädel, Jörg Martin
Jahr: 2011
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
2. Konzept 5
3. Aufbau und Funktion polymerbasierter Solarzellen 7
3.1. Kenngrößen der Photovoltaik............................. 7
3.2. Funktionsprinzip polymerbasiertcr Solarzellen.................... 8
3.3. Aufbau polymerbasierter Solarzellen ......................... 11
4. Optische Simulation und Messmethoden 17
4.1. Überblick........................................ 17
4.2. Basisgleichungun.................................... 18
4.2.1. Maxwellgleichungen. Ebene Wellen und Poyntingvcktor .......... 18
4.2.2. Randbedingungen und Fresnelgleichungen.................. 21
4.3. Eindimensionale Absorptionsprofile.......................... 22
4.3.1. Lainbert-Beersches Gesetz........................... 23
4.3.2. Transfermatrixinethode ............................ 24
4.3.3. Inkohärente und partiell kohärente Schichten ................ 29
4.4. Anisotrope Schichten.................................. 32
4.5. Effektive-Medhun-Naherung.............................. 34
4.G. Spektralellipsoinetric.................................. 36
4.6.1. Messprinzip und Apparativer Aufbau..................... 30
4.6.2. Dielektrische Funktionen............................ 38
4.6.3. Datenanalyse.................................. 40
4.6.4. Methoden für uneindeutige Modelle...................... 42
4.7. Unterstützende Methoden............................... 43
4.7.1. Spektrale Intensitätsmessungen........................ 43
4.7.2. Piüfilometrie.................................. 48
5. Ergebnisse 51
5.1. Übersicht ........................................ 51
5.2. Optische Eigenschaften passiver Schichten...................... 51
5.2.1. Glassubstrate.................................. 51
5.2.2. Transparente Elektrode ............................ 50
5.2.3. PEDOT:PSS.................................. 57
5.2.4. Metallrückelektioden.............................. 59
5.3. Optische Eigenschaften der einzelnen Bestandteile der aktiven Schichten..... 60
5.3.1. CdSe-Nanopartikel............................... 60
5.3.2. P3HT...................................... 66
5.3.3. Weitere Polymere................................ 68
5.4. Mischfihnc........................................ 72
5.4.1. Material-Gradienten.............................. 73
5.4.2. Korrelationen von optischen Modellen mit Solarzelleneigenschaftcn .... 79
5.4.3. Voluiuenverhältnisse verschiedener Mischungen............... 85
5.4.4. Geometrisches Modell der Ligaudenhülle................... 87
6. Zusammenfassung 91
A. Experimentelle Details 95
A.l. Materialien und Probenherstellung.......................... 95
A.l.l. Materialien................................... 95
A.l.2. Probenherstellung ............................... 96
A.2. Modellierungsdetails.................................. 98
A.2.1. Glassubstrate.................................. 98
A.2.2. ITO....................................... 100
A.2.3. PEDOT:PSS.................................. 102
A.2.4. Nanopartikelfilme................................ 104
A.2.5. Polymerfilme.................................. 107
A.2.6. EMA-Modelle der Mischfilme......................... 110
B. Ergänzende Informationen und mathematische Ableitungen l15
B.l. Generelle-Traiisfermatrix-Methode.......................... 115
B.2. Transfermatrix für anisotrope Schichtsysteme.................... 117
B.3. Ableitung der EMA-Gleichung ............................ 121
B.4. Verwendete Dielektrische Funktionen......................... 124
B.5. Levenberg-Marquardt-Routine............................. 127
B.6. Konfidenzintervall und Eindeutigkeit der Modellparameter............. 129
B.7. Ableitung von dL(pL) aus Geoiuetriemodellen.................... 130
B.7.1. Sphärische Partikel............................... 130
B.7.2. Stäbchenförmige Partikel ........................... 131
B.8. Massendichte des oxidierten CdSe-QD........................ 132
C. Tabellen 135
C.l. Symbolverzeiclmis ................................... 135
C.2. Abkürzungsverzeichnis................................. 139
Literaturverzeichnis 141
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