Unraveling efficiency-limiting processes in organic solar cells by ultrafast spectroscopy - impact of chemical structure and morphology on photophysics and efficiency

Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung der photophysikalischen Prozesse, die in Mischungen von Elektronendonoren mit Elektronenakzeptoren zur Anwendung in organischen Solarzellen auftreten. Als Elektronendonoren werden das Copolymer PBDTTT-C, das aus Benzodithiophen- und Thienothiophene-Einheiten besteht, und das kleine Molekül p-DTS(FBTTh2)2, welches Silizium-überbrücktes Dithiophen, sowie fluoriertes Benzothiadiazol und Dithiophen beinhaltet, verwendet. Als Elektronenakzeptor finden ein planares 3,4:9,10-Perylentetracarbonsäurediimid-(PDI)-Derivat und verschiedene Fullerenderivate Anwendung. PDI-Derivate gelten als vielversprechende Alternativen zu Fullerenen aufgrund der durch chemische Synthese abstimmbaren strukturellen, optischen und elektronischen Eigenschaften. Das gewichtigste Argument für PDI-Derivate ist deren Absorption im sichtbaren Bereich des Sonnenspektrums was den Photostrom verbessern kann. Fulleren-basierte Mischungen übertreffen jedoch für gewöhnlich die Effizienz von Donor-PDI-Mischungen.rnUm den Nachteil der PDI-basierten Mischungen im Vergleich zu den entsprechenden Fulleren-basierten Mischungen zu identifizieren, werden die verschiedenen Donor-Akzeptor-Kombinationen auf ihre optischen, elektronischen und strukturellen Eigenschaften untersucht. Zeitaufgelöste Spektroskopie, vor allem transiente Absorptionsspektroskopie (TA), wird zur Analyse der Ladungsgeneration angewendet und der Vergleich der Donor-PDI Mischfilme mit den Donor-Fulleren Mischfilmen zeigt, dass die Bildung von Ladungstransferzuständen einen der Hauptverlustkanäle darstellt.rnWeiterhin werden Mischungen aus PBDTTT-C und [6,6]-Phenyl-C61-buttersäuremethylesther (PC61BM) mittels TA-Spektroskopie auf einer Zeitskala von ps bis µs untersucht und es kann gezeigt werden, dass der Triplettzustand des Polymers über die nicht-geminale Rekombination freier Ladungen auf einer sub-ns Zeitskala bevölkert wird. Hochentwickelte Methoden zur Datenanalyse, wie multivariate curve resolution (MCR), werden angewendet um überlagernde Datensignale zu trennen. Zusätzlich kann die Regeneration von Ladungsträgern durch Triplett-Triplett-Annihilation auf einer ns-µs Zeitskala gezeigt werden. Darüber hinaus wird der Einfluss des Lösungsmitteladditivs 1,8-Diiodooctan (DIO) auf die Leistungsfähigkeit von p-DTS(FBTTh2)2:PDI Solarzellen untersucht. Die Erkenntnisse von morphologischen und photophysikalischen Experimenten werden kombiniert, um die strukturellen Eigenschaften und die Photophysik mit den relevanten Kenngrößen des Bauteils in Verbindung zu setzen. Zeitaufgelöste Photolumineszenzmessungen (time-resolved photoluminescence, TRPL) zeigen, dass der Einsatz von DIO zu einer geringeren Reduzierung der Photolumineszenz führt, was auf eine größere Phasentrennung zurückgeführt werden kann. Außerdem kann mittels TA Spektroskopie gezeigt werden, dass die Verwendung von DIO zu einer verbesserten Kristallinität der aktiven Schicht führt und die Generation freier Ladungen fördert. Zur genauen Analyse des Signalzerfalls wird ein Modell angewendet, das den gleichzeitigen Zerfall gebundener CT-Zustände und freier Ladungen berücksichtigt und optimierte Donor-Akzeptor-Mischungen zeigen einen größeren Anteil an nicht-geminaler Rekombination freier Ladungsträger.rnIn einer weiteren Fallstudie wird der Einfluss des Fullerenderivats, namentlich IC60BA und PC71BM, auf die Leistungsfähigkeit und Photophysik der Solarzellen untersucht. Eine Kombination aus einer Untersuchung der Struktur des Dünnfilms sowie zeitaufgelöster Spektroskopie ergibt, dass Mischungen, die ICBA als Elektronenakzeptor verwenden, eine schlechtere Trennung von Ladungstransferzuständen zeigen und unter einer stärkeren geminalen Rekombination im Vergleich zu PCBM-basierten Mischungen leiden. Dies kann auf die kleinere Triebkraft zur Ladungstrennung sowie auf die höhere Unordnung der ICBA-basierten Mischungen, die die Ladungstrennung hemmen, zurückgeführt werden. Außerdem wird der Einfluss reiner Fullerendomänen auf die Funktionsfähigkeit organischer Solarzellen, die aus Mischungen des Thienothienophen-basierenden Polymers pBTTT-C14 und PC61BM bestehen, untersucht. Aus diesem Grund wird die Photophysik von Filmen mit einem Donor-Akzeptor-Mischungsverhältnis von 1:1 sowie 1:4 verglichen. Während 1:1-Mischungen lediglich eine co-kristalline Phase, in der Fullerene zwischen den Seitenketten von pBTTT interkalieren, zeigen, resultiert der Überschuss an Fulleren in den 1:4-Proben in der Ausbildung reiner Fullerendomänen zusätzlich zu der co kristallinen Phase. Transiente Absorptionsspektroskopie verdeutlicht, dass Ladungstransferzustände in 1:1-Mischungen hauptsächlich über geminale Rekombination zerfallen, während in 1:4 Mischungen ein beträchtlicher Anteil an Ladungen ihre wechselseitige Coulombanziehung überwinden und freie Ladungsträger bilden kann, die schließlich nicht-geminal rekombinieren.

Excited-state dynamics in donor-acceptor systems for energy conversion

In dieser Arbeit werden die Dynamiken angeregter Zustände in Donor-Akzeptorsystemen für Energieumwandlungsprozesse mit ultraschneller zeitaufgelöster optischer Spektroskopie behandelt. Der Hauptteil dieser Arbeit legt den Fokus auf die Erforschung der Photophysik organischer Solarzellen, deren aktive Schichten aus diketopyrrolopyrrole (DPP) basierten Polymeren mit kleiner Bandlücke als Elektronendonatoren und Fullerenen als Elektronenakzeptoren bestehen. rnEin zweiter Teil widmet sich der Erforschung von künstlichen primären Photosynthesereaktionszentren, basierend auf Porphyrinen, Quinonen und Ferrocenen, die jeweils als Lichtsammeleinheit, Elektronenakzeptor beziehungsweise als Elektronendonatoren eingesetzt werden, um langlebige ladungsgetrennte Zustände zu erzeugen.rnrnZeitaufgelöste Photolumineszenzspektroskopie und transiente Absorptionsspektroskopie haben gezeigt, dass Singulettexzitonenlebenszeiten in den Polymeren PTDPP-TT und PFDPP-TT Polymeren kurz sind (< 20 ps) und dass in Mischungen der Polymere mit PC71BM geminale Rekombination von gebundenen Ladungstransferzuständen ein Hauptverlustkanal ist. Zudem wurde in beiden Systemen schnelle nichtgeminale Rekombination freier Ladungen zu Triplettzuständen auf dem Polymer beobachtet. Für das Donor-Akzeptor System PDPP5T:PC71BM wurde nachgewiesen, dass die Zugabe eines Lösungsmittels mit hohem Siedepunkt, und zwar ortho-Dichlorbenzol, die Morphologie der aktiven Schicht stark beeinflusst und die Solarzelleneffizienz verbessert. Der Grund hierfür ist, dass die Donator- und Akzeptormaterialien besser durchmischt sind und sich Perkolationswege zu den Elektroden ausgebildet haben, was zu einer verbesserten Ladungsträgergeneration und Extraktion führt. Schnelle Bildung des Triplettzustands wurde in beiden PDPP5T:PC71BM Systemen beobachtet, da der Triplettzustand des Polymers über Laungstransferzustände mit Triplettcharakter populiert werden kann. "Multivariate curve resolution" (MCR) Analyse hat eine starke Intensitätsabhängigkeit gezeigt, was auf nichtgeminale Ladungsträgerrekombination in den Triplettzustand hinweist.rnrnIn den künstlichen primären Photosynthesereaktionszentren hat transiente Absorptionsspektroskopie bestätigt, dass photoinduzierter Ladungstransfer in Quinon-Porphyrin (Q-P) und Porphyrin-Ferrocen (P-Fc) Diaden sowie in Quinon-Porphyrin-Ferrocen (Q-P-Fc) Triaden effizient ist. Es wurde jedoch auch gezeigt, dass in den P-Fc unf Q-P-Fc Systemen die ladungsgetrennten Zustände in den Triplettzustand der jeweiligen Porphyrine rekombinieren. Der ladungsgetrennte Zustand konnte in der Q-P Diade durch Zugabe einer Lewissäure signifikant stabilisiert werden.

Thoraxschmerzen bei Kindern und Jugendlichen - das Herz?

Chest pain in children and adolescents is a frequent observation, although potentially relevant disease is rather rare and then found in situations with acute presentation. In children with an inflammatory/infectious clinical context the differential diagnosis is oesophagitis, pleuropneumonia or pericarditis. Potentially dangerous complications may be found in youth with predisposing conditions for aortic dissection, pneumothorax or pulmonary embolism, or even in rare instances for an acute coronary complication. In these cases aggressive diagnostic work-up is mandatory. In the frequent elective outpatient evaluation of teenagers with long-lasting episodes of chest pain, relevant underlying cardiovascular disease only rarely can be found as the cause. In the elective outpatient evaluation for chest pain, usually patient history and clinical examination may be enough to track the problem, the main role of the physician is to provide reassurance with minimal but appropriate testing.

Zellulare Fördertechnik

Dieser Artikel beschreibt die Vision einer vollständig service-orientierten Architektur zur Steuerung von Materialflusssystemen. Dies setzt eine intelligente Umgebung voraus, innerhalb derer die adäquaten (Web) Services zum Anlauf gebracht werden können. Verteilte Server übernehmen das Management und die Organisation des Systems innerhalb dieser Umgebung. In letzter Konsequenz ermöglicht dies die vollständige Selbstorganisation von Materialflusssystemen, deren Fördertechnik folgerichtig eine zellulare Struktur und als Vision künftiger Fördertechnik eine organische Anpassung an dynamische Anforderungsprofile ermöglicht.

Die Rechtswidrigkeit der versuchten Reactivirung der im Jahre 1848 aufgehobenen deutschen Bundesversammlung

Boberach: Gegen Lindes Behauptung der ununterbrochenen Existenz des Deutschen Bundes ist die Gültigkeit der Beschlüsse der Bundesplenarversammlung vom August 1850 zu bestreiten. Österreich hat durch das Interim anerkannt, daß keine Bundesversammlung besteht. - Wentzke: Eine staats- und bundesrechtliche Deduktion, veranlaßt durch den Aufsatz v. Lindes im "Archiv für das öffentliche Recht des Deutschen Bundes", [1. Heft: Betrachtungen über die wichtigsten Fragen der Gegenwart auf dem Gebiete des öffentlichen deutschen Bundesrechts; Gießen 1850] der die Fortexistenz des 1848 aufgehobenen Bundestags zu beweisen sucht. Rechtliche Ungültigkeit der im August von der sogen. Bundesplenarversammlung gefaßten Beschlüsse. Die Vorboten der Theorie von der Unsterblichkeit der Bundesversammlung in den Noten der hannoverschen Regierung im Sommer 1849. Nicht auf den Verträgen von 1815 beruht die Unauflöslichkeit des deutschen Bundes, sondern auf dem Recht der deutschen Nation. Nur der einstimmige Beschluß aller Bundesglieder kann ein neues Recht und neue organische Anstalten schaffen. Österreich hat durch das Interim die Nichtexistenz der Bundesversammlung anerkannt. Für freie Konferenzen und gegen den Eintritt der österreichischen Gesamtmonarchie mit eigener Gesetzgebung. Die jetzt in Frankfurt tagende Versammlung ist nur das Organ eines Sonderbundes, der bloß seine eigenen Mitglieder verpflichten kann

Die deutschen Verfassungsreformen : patriotische Reden und Betrachtungen

Boberach: An die Behandlung der "Revolutions-Ergebnisse nach englischen und französischen Vorgängen" und der "Gallomanie in Deutschland" schließen sich Überlegungen zu den Wahlreformen und zur Preßgesetz-Reform. Ferner wird "die Bodenentlastungsfrage" erörtert. Für die Reichsverfassung wird als Vorbild Großbritannien, nicht Frankreich empfohlen und der Siebzehner-Entwurf kritisiert, weil er die Rechte der Einzelstaaten, besonders Bayerns, zu wenig berücksichtigt. Solange kein Erbkaisertum möglich ist, sollen drei oder fünf von den Fürsten und Städten gewählte Bundeskommissäre neben dem Reichsministerium an der Spitze stehen. Friedrich Wilhelm IV. ist zum Kaiser unfähig. - Wentzke: Keine Umwandlung des Staatenbundes in den Bundesstaat, sondern Festigung der Bundesverfassung durch eine Reichsverfassung. Kritik des Siebzehner-Entwurfs: Gegen die Unterstellung des bairischen [sic!] Heeres unter die Zentralgewalt: schwarz-rot-gold nur n e b e n den Landesfarben. Unmöglich können die Fürsten im Oberhaus n e b e n ihren Untertanen sitzen. Für erbliches Kaisertum, vorläufig aber ist nur ein Reichsverweser möglich, da Österreich zu sehr bedrängt wird. Seufferts Vorschlag: die in der bisherigen Bundesverfassung vereinten Fürsten und Städte ernennen drei oder fünf Vertrauensmänner bei der Reichsregierung als Bundeskommissäre neben dem Reichsministerium. "Indem den Dynastien so eine organische Wirksamkeit in der Reichspraxis zugeteilt wird, befreunden sie sich mit der Reichsverfassung und mit dem Kaisertum." Die Plenarversammlung des Bundes ernennt 1/4 der Mitglieder des Reichsgerichts und die Hälfte der lebenslänglichen Mitglieder des Oberhauses, während die andere Hälfte von den Ersten Kammern der Einzelstaaten gewählt wird. Gegen den bairischen Verfassungsentwurf ... und gegen die Erhebung des unfähigen Preußenkönigs, den die Deutsche Zeitung empfiehlt