Diese Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen der Degradation, der in der LED eingesetzten Packagematerialien auf die Gesamtalterung von LED-Bauteilen. Dazu werden die im Bauteil vorkommenden Fehlermechanismen anhand der Alterung der verwendeten Packagematerialien beschrieben, vorhergesagt und miteinander in Verbindung gesetzt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Ansätze zur Verbesserung der Langzeitstabilität von LED-Baugruppen abgeleitet. This work deals with the material degradation of LED package materials and their contribution to degradation of the whole LED device. The occurring failure modes within the LED package are described and predicted by the degradation of the used package materials. Based on these findings approaches for long lifetime LEDs are derived.
Aktualisiert: 2022-09-29
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Lichtemittierende Dioden (LEDs) auf Basis des Materialsystems (In)AlGaN, die im ultravioletten (UV) Spektralbereich abstrahlen, werden unter anderem in der medizinischen Phototherapie, beim Pflanzenwachstum oder zur Desinfektion eingesetzt. Mit kurzwelligem UVC-Licht lassen sich auch Mikroben wie Viren inaktivieren, wodurch UV-LEDs auch dabei helfen können, die Ausbreitung von SARS-CoV-2 zu verringern. Allerdings nimmt im Langzeitbetrieb die optische Leistung der UV-LEDs schnell ab. Damit einher geht eine geringe Lebensdauer von einigen hundert bis tausend Stunden, die dem breiten Einsatz von UV-LEDs bislang im Weg steht.
Ziel dieser Arbeit war es, die physikalischen Ursachen zu finden, die zu der betriebsbedingten Leistungsabnahme von UVB- und UVC-LEDs führen. Hierzu wurde der Einfluss der LED-Betriebsparameter, des Chipdesigns, der Halbleiterschichtstruktur und deren Kristallqualität auf die Lebensdauer der LEDs untersucht. Dabei stellte sich die Stromdichte als der wesentliche Beschleunigungsfaktor der Degradation heraus, wofür eine mathematische Beschreibung hergeleitet wurde. Zudem wurde aufgedeckt, dass hohe Ladungsträgerdichten in der aktiven Zone die LED-Lebensdauer verkürzen. Durch eine verbesserte Kristallqualität ließ sich jedoch die Lebensdauer der LEDs signifikant auf mehr als 10.000 h erhöhen, was den breiten Einsatz von UV-LEDs ermöglicht.
Die experimentellen Ergebnisse in Verbindung mit theoretischen Simulationen des Ladungsträgertransports legen nahe, dass die betriebsbedingte Leistungsabnahme maßgeblich durch die Auger-Rekombination angetrieben wird. Im Ergebnis kann erstmalig ein quantitativ begründetes Degradationsmodell aufgestellt werden.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In diesem Buch werden die wesentlichen Themen zu gewerblich genutzten Stromspeichern behandelt. Anwendbar ist es ebenfalls auf Heimspeicher. Der Schwerpunkt liegt auf Lithiumionenbatterien.Je besser sie Speicher in Bezug auf Anwendung, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit verstanden werden, desto einfacher fallen die Auswahl und die Gestaltung von Geschäftsmodellen.Themen und Schwerpunkte:Übersicht Speichertechnologien; Grundlagen Lithium-Ionentechnologie; Dimensionierung in Verbindung mit PV; Märkte für Speicheranwendungen; Normen und andere Auswahlkriterien; Häufige Irritationen bei der Auswahl.Das Buch richtet sich als schnelle Einstiegshilfe an gewerbliche und industrielle Anwender von Stromspeichern. Einbindung für die kommerzielle Anwendung.
Aktualisiert: 2022-01-01
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Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der Langzeitstabilität von CIGS-Dünnschichtsolarzellen. Basis der Untersuchungen sind beschleunigte Alterungstests. Eine elementare Erkenntnis der beschleunigten Alterungstests war, dass das Verhalten bei tiefen Temperaturen im Ausgangszustand nach Dauertests bei Raumtemperatur auftritt. Eine Barriere am Rückkontakt wurde als ursächlicher Degradationsmechanismus ermittelt. Auf dieser Erkenntnis basierend wurde ein Modell zur Beschreibung des Zellverhaltens über den gesamten Temperaturbereich entwickelt und eingeführt. Hauptbestandteil des „Phototransistormodells“ ist eine Barriere am Rückkontakt. Damit konnte eine neue Methode zur Bestimmung der Barriere am Rückkontakt entwickelt werden. Als Ursache für die beobachteten Veränderungen der Zellcharakteristika wurde eine Erhöhung der Barriere am Rückkontakt identifiziert. Durch Messungen und Simulationen konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der N1-Stufe in der Admittanzspektroskopie und der Barriere am Rückkontakt hergestellt werden. Das beobachtete Verhalten von Zellen bei einem Dauertest unter negativer Spannung konnte mit dem Punch-Through Effekt erklärt werden. Die Dauertests ergaben keine erhebliche Verschlechterung der Lebensdauer, die Langzeitstabilität ist dem zu Folge nicht als kritisch zu bewerten.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Aktualisiert: 2021-11-02
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Aktualisiert: 2021-11-02
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