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01.07.2024

Bachelor/Master thesis

Understanding Recombination Mechanism of Organic Solar Cells by Capacitance Measurements

Capacitance measurements allow the determination of recombination lifetimes and doping densities, which are important for understanding and quantifying the loss mechanisms of solar cells. In this project, we will fabricate organic solar cells using methods such as spin-coating and evaporation. We will then aim to correlate the process parameters used during device preparation with loss mechanisms quantified using capacitance measurements. During the master thesis, the student will

• Fabricate organic solar cells using a variety of different process parameters and perform capacitance measurements and light-intensity dependent current voltage curves.
• analyze the data and correlate process parameters, performance and the time constants obtained from capacitance measurements.

Machine Learning-assisted Optimization of Organic Solar Cells towards Thick (>250nm) Absorber Layers

From an industrial perspective, a thick (> 250 nm) absorber layer is necessary to successfully fabricate organic solar cells with a high yield in a roll-to-roll process. However, a device with thick active layer suffers from reduction in fill factor and efficiency since the charge carriers need to travel much longer to reach the contacts. In this project, we aim to produce devices with higher thickness which, nevertheless, retains high efficiency (>15%) with the help of a machine-learning assisted design of experiment approach. Furthermore, we aim to understand the loss mechanisms in the device.

• Design and conduct experiments on the fabrication of organic solar cells.
• Characterize device performance using various measurement techniques.
• Develop machine learning models to predict the performance of organic solar cells with thicker absorber layers.

We have outlined two potential projects; however, we are also open to collaboratively identifying an area of interest that aligns with the student's preferences and goals.

Contact email: e.kim@fz-juelich.de, l.christen@fz-juelich.de

 

07.02.2024

Hello everyone

There is a possibility of doing master's/bachelor's project and thesis in our group. The title is not yet finalized, but it related to the field of “3D printing of ceramic”. Please contact me (masoud.sakaki@uni-due.de) if you:

 

• Have a background in chemistry, materials science, or comparable areas.
• Have experience working in a laboratory.
• Can notice details and detect tiny imperfections.
• Are willing to learn new things.
• Can focus and investigate deeply.
• Have good computer skills and intermediate proficiency in English.

 

Best regards,

Sakaki

04.10.2021

Additiv gefertigte keramische Bauelemente 

Mit der neuartigen LCM- Methode (Lithography-based ceramic manufacturing) können Keramiken, wie Aluminiumoxid und Zirconiumdioxid, additiv gefertigt werden. Bei diesem Verfahren werden Suspensionsdünnfilme mit einem keramischen Nanopartikelanteil von 40-65% nach dem DLP (Digital Light Processing) Prinzip schrittweise selektiv vernetzt, um ein 3D-Werkstück zu formen. Im nachfolgenden Schritt ist eine Temperaturbehandlung zwingend notwendig, um den Polymeranteil auszubrennen und einen Sinterprozess auszulösen. Die so hergestellten Materialien werden hinsichtlich ihrer strukturellen und elektromagnetischen Eigenschaften untersucht. 

Mögliche Themen für Bachelor-/Masterarbeiten und Projektarbeiten:  

• Einfluss der Druck- und Sinterparameter auf Mikrostruktur und Oberflächenqualität 
• Untersuchung gedruckter und gesinterter Strukturen anhand von Licht-, Elektronen und Konfokalmikroskopie, Profilometermessungen und Bestimmung der Dichte/Porosität 
• Strukturierte Oberflächenmodifizierung durch laserinduzierte Metallisierung 
• Simulation und Messung der elektromagnetischen Eigenschaften der additiv gefertigten Strukturen 

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links: Aufbau des 3D-Druckers, Mitte: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von gesintertem Aluminiumoxid, rechts: Beispiele für komplizierte Strukturen, die mit der LCM-Methode hergestellt werden können.
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Kontakt:	Dr. Masoud Sakaki
Email:	masoud.sakaki@uni-due.de
Kontakt:	M.Sc. Kai-Daniel Jenkel
Email:	kai-daniel.jenkel@uni-due.de

 

4.10.2021

Per Inkjet gedruckte Silizium-Schottky-Dioden 

Durch Dispergierung von Silizium-Nanopartikeln in geeigneten organischen Dispergiermitteln wird Silizium druckbar gemacht. Der Inkjet-(Tintenstrahl-)Druck ermöglicht die Deposition von einzelnen Tropfen im Pikoliter-Bereich, die per Laserbehandlung funktionalisiert und zur Herstellung von Schottky-Dioden eingesetzt werden können. Hierbei kann durch Entwicklung spezialisierter Silizium-Tinten die Trocknung so gesteuert werden, dass eine feine Strukturierung der abgeschiedenen Nanopartikel erreicht wird, die noch unterhalb der nativen Auflösung des Inkjet-Drucks liegt.  

Mögliche Themen für Bachelor-/Masterarbeiten und Projektarbeiten: 

• Versuche zum Inkjet-Druck von dispergierten Silizium-Nanopartikeln, Fotolack und Metall-Tinten 
• Entwicklung von Silizium-Tinten zur Optimierung der gedruckten Nanopartikel-Depositionen 
• Untersuchung gedruckter nanopartikulärer Strukturen anhand von Licht-, Elektronen- und Konfokalmikroskopie; Profilometermessungen; und Bearbeitung per UV-Excimer-Laser 
• Herstellung von Schottky-Dioden und elektrische Charakterisierung durch Messungen von IU-Kennlinien und Hochfrequenz-Eigenschaften 

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Links: Dreidimensionale Konfokal-Aufnahmen von per Inkjet gedruckten Silizium-Nanopartikel. Rechts: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der per Laserbehandlung strukturierten Nanopartikel
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Kontakt:	M.Sc. Fabian Langer
Email:	fabian.langer@uni-due.de

 

15.11.2022

Untersuchung von Perowskiten im Hinblick auf Ladungsträger-Fallenzustände

In den letzten Jahren sind Materialien, welche in der sogenannten Perowskit-Struktur nach einem ABX₃-Schema kristallisieren für optoelektronische Anwendungen in den Fokus der Wissenschaft gerückt. So konnten beispielsweise Solarzellen auf Forschungsebene mit Umwandlungseffizienzen (power conversion efficiencies, PCE) bis 25,7 % realisiert werden, was auf vergleichbarem Niveau wie die langerforschte, teure Silizium-Technologie liegt (PCE 26,1 %). Die großen Hürden für die Kommerzialisierung der Perwoskit-Technologie liegt zum einen im Gesundheits- und Umweltrisiko durch das Blei, welches Teil der Perowskite ist, welche für die hocheffizienten Zellen verwendet werden, zum anderen im hohen Grad der Degradation der Perowskitzellen durch Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit oder Temperatur. Um diese Probleme zu lösen kann das Blei durch vergleichbare Elemente ersetzt werden, wobei dann jedoch die PCE deutlich unterhalb der Rekordwerte liegt. Eine mögliche Ursache für schlechte Effizienzen kann in sogenannten Fallenzuständen innerhalb des Perowskits liegen, welche erhöhte Rekombination und damit Verlust von extrahierbaren Strom bewirken. Um diese Zustände zu charakterisieieren, kann auf thermisch stimulierte Ströme (thermally stimulated currents, TSC) in unipolarem Aufbau aus Metall, Isolator und Halbleiter (metal insulator semiconductor, MIS) in der sogenannten MIS-TSC zurückgegriffen werden, wodurch den Fallenzuständen Energieniveaus zugeordnet werden können.

Mögliche Themen für Bachelor-/Masterarbeiten und Projektarbeiten:

• Optimierung von Dünnschichten für die MIS-TSC
• Charakterisierung von geeigneten Kontaktmaterialien
• Vergleich der Fallenverteilungen in Schichten aus unterschiedlichen Herstellungsrouten
• Vergleich der Fallenverteilungen in Dünnschichten und Einkristallen

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Links: Rasterelektronenaufnahme einer MAPbI3-Dünnschicht auf einem Si- SiO2-Substrat im Querschnitt, rechts: Einkristall eines CsAgBiBr6-Perowskits
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Kontakt:	M.Sc. Lars Leander Schaberg
Email:	lars.schaberg@uni-due.de

 

 

Gerne bieten wir Studendierenden weitere Themen für eine Bachelor- oder Masterarbeit an.

Bei Interesse wenden Sie sich bitte an: Andreas Trampe

 

Sie können aber auch alle wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen des Fachgebietes NST zu spezifischen Fragestellungen ansprechen, die sie besonders interessieren.