Die Modellierung natürlicher und technischer Systeme spielt eine wichtige Rolle, um deren Verhalten zu simulieren und vorherzusagen. Die Impedanzspektroskopie ist in diesem Zusammenhang eine interessante Methode, da die Impedanz oft einfach messbar ist. Die herausfordernde Aufgabe ist die Interpretation gemessener Daten. Das Verständnis des Zusammenhanges zwischen realen Effekten und gemessener Impedanz anhand eines Impedanzmodells ist eine zentrale Problemstellung. Die Herleitung solcher Modelle wird in dieser Arbeit anhand drei verschiedenartiger Beispiele aus dem Gebiet der Messtechnik untersucht. Wirbelstromsensoren werden allgemein zur Messung von Abstand und Materialeigenschaften eingesetzt. Anhand eines Modells wird untersucht, wie diese Größen simultan bestimmbar sind. Die Messung der Zusammensetzung von Materialgemischen ist vielfach technisch relevant. Am Beispiel von Waschlaugen und Dispersionen mit Carbon Nano Tubes wird gezeigt, wie deren Zusammensetzung die Impedanz beeinflusst und welche Eigenschaften messbar sind. Batterien spielen eine wichtige Rolle zur Speicherung elektrischer Energie. Mit einem fraktionalen Differentialgleichungsmodell erfolgt eine Simulation der Batteriespannung unter wechselnden Einsatzbedingungen. Anhand der Anwendungen wird deutlich, dass es keinen Automatismus zur Modellerstellung und kein Modell für alles geben kann. Um so mehr liefert das vorgeschlagene Vorgehen einen Einstieg in die Modellerstellung. / Modeling natural and technical systems is important in order to simulate and predict their behavior. Impedance spectroscopy is an interesting method in the field of modeling because the impedance often is easily measurable. Nevertheless, interpretation of measured data is the challenging task in this field. The fundamental problem is understanding the relationship between real physical effects, measured impedance and impedance model. Fundamentals and advanced methods for deriving impedance models are investigated for three different problems in the field of measurement and sensor technology in this work. Eddy current sensors are commonly used to measure distance and material properties. Based on a model, it is investigated how these quantities can be determined simultaneously. Measuring the composition of material mixtures has many technical applications. Using the example of dispersions containing laundry detergents and dispersions with carbon nanotubes shows how their composition effects the impedance and measurable quantities. Batteries play an important role for storing electrical energy. Applying a fractional differential equation model allows a simulation of the battery voltage under varying operating conditions. Based on these applications it becomes clear, there can be no fully automated model creation method. A scientific analysis of the underlying problem is always required. The more the proposed approach provides an introduction to modeling.

For consistent electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements, several important conditions must be met. The measurements should be made in a linear region of the characteristic of the Device Under Test (DUT), which should be kept causal and stable throughout the measurement time. Violation of these conditions requires extensive special signal processing or can invalidate the entire measurement. As the measurement procedure consists of applying an excitation signal and measuring the response signal, the excitation signal plays a critical role in the quality of the measurement. It should have a small amplitude to meet the linearity and stability conditions while maintaining a sufficient signal-to-noise ratio. This is particularly important for electrochemical systems, which change their state during long measurement times for low frequency excitations. Multi-frequency signals, such as multisine signals, outperform sine-sweep signals in meeting these conditions because they include multiple frequencies within the same signal and can, therefore, significantly reduce measurement time. These signals must be optimized to ensure that the amplitude remains within the linearity range and that the signal power density per frequency is maximized. Until now, optimization procedures have been performed primarily for the requirements of specific applications, resulting in the lack of a universal methodology. In this thesis, we propose, for the first time, a novel methodology for designing multisine signals, reducing measurement time, maximizing the excitation signal power, maintaining the linearity range, and thereby ensuring system stability even at low frequencies in the mHz range. Within a comprehensive approach, various aspects are considered, such as optimizing the frequency selection, reducing the signal duration, and maintaining the linearity range. To evaluate the consistency of measured impedance spectra, we propose a novel method based on the regularized linear Kramers-Kronig (rLKK), which is robust to distortions and noise. Three novel phase optimization methods have been developed, tailored to the desired frequency density at low frequencies and the specific characteristics of the DUT. First, a combined metaheuristic gradient solution based on Role-Playing Game Theory has been developed. The advantage of this method is that it is able to search the optimum globally and is independent of the initial phase. In the second method, the optimization of the crest factor was realized based on a transformation by the generalized sigmoid function to limit the signal to the linear range, followed by clipping to eliminate the remaining peaks. Compared to common methods that rely solely on clipping, the sigmoid function offers a significant advantage. It acts as a variable multiplier, emphasizing values closer to the peaks while keeping the signal within the linear range. The third method uses a two-phase optimization approach. The first phase minimizes the peaks of battery charge variation to improve stability during the measurement. However, this can increase the crest factor of the excitation signal. The second phase minimizes the crest factor of the signal. Moreover, a stabilization method is proposed for electrochemical systems with strong transient behavior. This method involves including a dummy injection interval and considering multiple periods of the excitation signal. The determination of suitable stabilization time and the number of periods has been achieved through the use of the rLKK. The experimental validation was conducted on a lithium-ion battery cell and on bioimpedance spectroscopy, employing the Cole-Cole model. In the case of lithium-ion battery cells, it was demonstrated that the proposed excitation signals enable accurate and stable impedance measurement of the charge transfer and diffusion processes, which are critical for determining battery state of health and state of charge. With a signal duration of 100 s, six frequencies per decade, and a frequency range of 10 mHz to 1 kHz, the resulting impedance spectrum demonstrates an RMS rLKK deviation of 216 ppm. Compared to traditional sine sweep methods, it exhibits an RMS deviation of 0.02% in impedance spectra, which is a tenfold improvement over the 0.28% deviation reported in the literature. This approach achieves measurements from 3 to 9 times faster than conventional techniques with comparable accuracy. The addition of the proposed stabilization minimizes the rLKK deviation to 84 ppm, but adds 200 s to the measurement time. In the case of bioimpedance spectroscopy for measurements at six frequencies per decade in the frequency range 5 kHz to 500 kHz, the signal duration is 0.39 ms, and the total measurement time on an STM32 microcontroller is 1.53 seconds, with a maximum impedance deviation of 0.56 percent. This is at least 19 times faster than previous works and 2.67 times more accurate, as well as more robust to noise. / Für konsistente elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) messungen müssen einige wichtige Bedingungen erfüllt sein. Die Messungen sollten in einem linearen Bereich der Kennlinie des Device-Under-Tests (DUT) durchgeführt werden, der kausal und über die Messzeit hinweg stabil gehalten werden sollte. Ein Verstoß gegen diese Bedingungen erfordert eine umfangreiche spezielle Signalverarbeitung oder kann die gesamte Messung ungültig machen. Das Messverfahren besteht darin, ein Anregungssignal anzulegen und das Antwortsignal zu messen. Daher spielt das Anregungssignal eine entscheidende Rolle für die Qualität der Messung. Es muss eine kleine Amplitude haben, um die Linearitäts- und Stabilitätsbedingungen zu erfüllen, und gleichzeitig ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen. Dies ist besonders wichtig für elektrochemische Systeme, die ihren Zustand während langen Messzeiten und insbesondere bei niedrigen Frequenzen ändern. Mehrfrequenzsignale, wie z. B. Multisinus-Signale, erfüllen diese Bedingungen besser als Sinus-Sweep-Signale, da sie mehrere Frequenzen gleichzeitig in einem Signal kombinieren und dadurch die Messzeit erheblich verkürzen können. Diese Signale müssen optimiert werden, um sicherzustellen, dass die Amplitude innerhalb des Linearitätsbereichs bleibt und die Signalleistungsdichte pro Frequenz maximiert wird. Bisher wurden Signaloptimierungsverfahren hauptsächlich für die Anforderungen spezifischer Anwendungen durchgeführt, so dass keine verallgemeinerte Methodik vorgeschlagen werden konnte. In dieser Arbeit wird zum ersten Mal eine neuartige Methodik für den Entwurf von Multisinus-Signalen vorgeschlagen, die die Messzeit reduzieren, die Signalleistungsdichte des Anregungssignals maximieren, den Linearitätsbereich beibehälten und damit die Systemstabilität auch bei niedrigen Frequenzen im mHz-Bereich gewährleisteten. In einem umfassenden Ansatz berücksichtigen wir mehrere Aspekte, wie die Optimierung der Frequenzauswahl, die Verringerung der Signaldauer und die Einhaltung des Linearitätsbereichs. Um die Konsistenz der gemessenen Impedanzspektren zu bewerten, schlagen wir eine neuartige Methode vor, die auf der regularisierten linearen Kramers-Kronig-Methode (rLKK) basiert und gegenüber Verzerrungen und Rauschen robust ist. Es wurden drei neuartige Phasenoptimierungsverfahren entwickelt, die auf die gewünschte Frequenzdichte bei niedrigen Frequenzen und die spezifischen Eigenschaften des DUT zugeschnitten sind. Zunächst wurde eine kombinierte metaheuristische Gradientenlösung auf der Grundlage der Rollenspieltheorie entwickelt. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sie in der Lage ist, das Optimum global zu suchen, und dass sie unabhängig von der Anfangsphase ist. In der zweiten Methode wurde die Crest-Faktor-Optimierung auf der Grundlage einer Transformation durch die verallgemeinerte Sigmoid-Funktion realisiert, um das Signal auf den linearen Bereich zu begrenzen, gefolgt von Clipping, um die verbleibenden Peaks zu eliminieren. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, die ausschließlich auf Clipping beruhen, bietet die Sigmoidfunktion einen wesentlichen Vorteil. Sie wirkt wie ein variabler Multiplikator, der die Werte in der Nähe der Spitzenwerte hervorhebt, während das Signal innerhalb des linearen Bereichs bleibt. Die dritte Methode verwendet einen zweiphasigen Optimierungsansatz. In der ersten Phase werden die Spitzen der Batterieladungsschwankungen minimiert, um die Stabilität der Messung zu verbessern. Dies kann jedoch den Crest-Faktor des Anregungssignals erhöhen. In der zweiten Phase wird der Crest-Faktor des Signals minimiert. Darüber hinaus wird für elektrochemische Systeme mit starkem Einschwingverhalten eine Stabilisierungsmethode vorgeschlagen, die ein Dummy-Injektionsintervall einschließt und mehrere Perioden des Anregungssignals berücksichtigt. Zur Bestimmung der geeigneten Stabilisierungszeit und der Anzahl der Perioden wurde die rLKK verwendet. Die experimentelle Validierung wurde an einer Lithium-Ionen-Batteriezelle und an der Bioimpedanzspektroskopie unter Verwendung des Cole-Cole-Modells durchgeführt. Im Fall von Lithium-Ionen-Batteriezellen wurde gezeigt, dass die vorgeschlagenen Anregungssignale eine genaue und stabile Impedanzmessung der Ladungstransfer- und Diffusionsprozesse ermöglichen, die für die Bestimmung des Batteriegesundheits- und Ladezustands entscheidend sind. Bei einer Signaldauer von 100 s, sechs Frequenzen pro Dekade und einem Frequenzbereich von 10 mHz bis 1 kHz weist das resultierende Impedanzspektrum eine RMS rLKK-Abweichung von 216 ppm auf. Im Vergleich zu herkömmlichen Sinus-Sweep-Methoden weist es eine RMS-Abweichung von 0,02% in Impedanzspektren auf, was eine zehnfache Verbesserung gegenüber der in der Literatur angegebenen Abweichung von 0,28% darstellt. Mit diesem Ansatz lassen sich Messungen 3 bis 9 Mal schneller als mit herkömmlichen Techniken durchführen, bei vergleichbarer Genauigkeit. Der Zusatz der vorgeschlagenen Stabilisierung minimiert die rLKK-Abweichung auf 84 ppm, verlängert aber die Messzeit um 200 s. Im Falle der Bei der Bioimpedanzspektroskopie für Messungen bei sechs Frequenzen pro Dekade im Frequenzbereich von 5 kHz bis 500 kHz beträgt die Signaldauer 0,39 ms, und die Gesamtmesszeit auf dem STM32 betrug 1,53 Sekunden, bei einer maximalen Impedanzabweichung von 0,56 Prozent. Dies ist mindestens 19-mal schneller als frühere Arbeiten und 2,67-mal genauer sowie robuster gegenüber Rauschen.

Eine kompakte Integration der Leistungselektronik in einem Fahrzeuggetriebe des Hybridfahrzeugs stellt hohe Anforderungen an die Lastwechselfestigkeit der Halbleiter-Leistungsmodule. Gefordert wird die Auslegung für die Kühlmitteltemperatur von 125°C und für die Sperrschichttemperatur von 200°C. Für die Untersuchung der Lastwechselfestigkeit bei geforderten hohen Temperaturen werden neue Prüfstandskonzepte und Messmethoden vorgestellt. Mit realisierten Testständen wird die Lastwechselfestigkeit der neuen Aufbau- und Verbindungstechnologien „gehärtete Aluminiumbonddrähte”, „Diffusionslöten”, „Lötung mit vertikalen Strukturen” und „Niedertemperatur-Verbindungstechnik” untersucht. / High power density of the power electronics in a hybrid electric vehicle demands a high power cycling capability of the semiconductor power module. Requirements are: 125°C coolant and 200°C junction temperature. For the investigation of the power cycling capability at high temperatures new test benches and measurement methods are introduces. With realized methods the reliability of following new interconnection technologies is investigated: doped aluminium bond wires, diffusion soldering, solder layer with vertical microstructures, low temperature sinter technology.

Eine kompakte Integration der Leistungselektronik in einem Fahrzeuggetriebe des Hybridfahrzeugs stellt hohe Anforderungen an die Lastwechselfestigkeit der Halbleiter-Leistungsmodule. Gefordert wird die Auslegung für die Kühlmitteltemperatur von 125°C und für die Sperrschichttemperatur von 200°C. Für die Untersuchung der Lastwechselfestigkeit bei geforderten hohen Temperaturen werden neue Prüfstandskonzepte und Messmethoden vorgestellt. Mit realisierten Testständen wird die Lastwechselfestigkeit der neuen Aufbau- und Verbindungstechnologien „gehärtete Aluminiumbonddrähte”, „Diffusionslöten”, „Lötung mit vertikalen Strukturen” und „Niedertemperatur-Verbindungstechnik” untersucht. / High power density of the power electronics in a hybrid electric vehicle demands a high power cycling capability of the semiconductor power module. Requirements are: 125°C coolant and 200°C junction temperature. For the investigation of the power cycling capability at high temperatures new test benches and measurement methods are introduces. With realized methods the reliability of following new interconnection technologies is investigated: doped aluminium bond wires, diffusion soldering, solder layer with vertical microstructures, low temperature sinter technology.

Kapazitive Sensoren, insbesondere kapazitive Näherungsschalter, werden aufgrund ihrer Fähigkeit nahezu beliebige Materialien detektieren zu können bereits seit vielen Jahrzehnten in unterschiedlichsten Applikationen der industriellen Messtechnik eingesetzt. Aufgrund ihrer kompakten Bauform, ihrer hohen Robustheit und ihres vergleichsweise günstigen Preises werden diese Sensoren auch heute noch in vielen Anwendungen eingesetzt. Wegen ihrer hohen Empfindlichkeit auf jegliche Änderung der elektrischen Eigenschaften in der Umgebung der Messelektrode werden kapazitive Näherungsschalter bei der berührungslosen Erkennung von Grenzständen eingesetzt, wobei der Sensor an der Außenseite eines nicht-leitenden Behälters angebracht ist. In den letzten Jahren sind die Anforderungen an die Sensorik immer weiter gestiegen. Statt einfacher Näherungsschalter, die ein binäres Schaltsignal ausgeben, werden heute zunehmend Sensoren gefordert, die ähnlich kompakt sind und die Sensorkapazität als Prozesswert ausgeben. Dadurch können potenziell neue Anwendungsfelder erschlossen werden. Insbesondere bei der Erkennung hoch-leitfähiger Medien sind Anhaftungen, die sich im Bereich der Messelektrode auf der Behälterinnenseite absetzen, problematisch. Die von den Sensoren gemessene Kapazität ist für das Vorhandensein einer leitfähigen Anhaftung und den tatsächlichen Vollzustand nahezu identisch, was zu Fehlauslösungen des Sensors führen kann. Es existieren bereits Ansätze leitfähige Anhaftungen auszublenden, wie beispielsweise die Verwendung kurzer Impulse als Anregungssignal. Allerdings sind die bei diesen Verfahren auftretenden großen Messfrequenzen ungünstig für das Sensorverhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit. Weiterhin können alternative Messprinzipien, wie beispielsweise Wirbelstromverfahren, verwendet werden. Bei diesen Verfahren ist jedoch die minimale Leitfähigkeit des Mediums, das detektiert werden kann, begrenzt. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Anhaftungserkennung bei kapazitiven Näherungsschaltern, das zusätzlich Informationen über das zu detektierende Medium liefert. Mit Hilfe der Impedanzspektroskopie gekoppelt mit analytischen und numerischen Modellierungsverfahren wird ein aus drei Parametern bestehendes vereinfachtes Modell entwickelt, das die zuverlässige Unterscheidung von Voll- Leer- und Anhaftungszustand ermöglicht. Einer dieser Parameter, der Gesamtwiderstand, erlaubt Rückschlüsse auf die Leitfähigkeit des zu detektierenden Mediums. Dieses neue Verfahren hat das Potenzial auch in komplexeren Applikationen Anwendung zu finden. / Capacitive sensors, especially capacitive proximity switches, are used in many applications because of their ability to detect almost any material. These sensors are still commonly used today due to their compact design, their high robustness and their comparatively low price. Because of their high sensitivity to changes of the electrical properties of materials in vicinity of the measurement electrode, capacitive proximity switches can be used for contactless limit level sensing. The sensor is often mounted on the outside of the liquid container. In recent years, requirements in regard to sensor performance have increased. Instead of just outputting a binary signal, capacitive proximity switches are expected to also output their measured capacitance, which could potentially open new fields of application. When detecting highly conductive fluids, soiling on the inside of the container in vicinity of the measurement electrode is problematic. The measured capacitance of a conductive film and the actual limit level are almost identical, which can cause false positive detection of a limit level. There are already various approaches to compensate for conductive soiling in vicinity of the measurement electrode, one of which includes the usage of short impulses for excitation. However, the high frequencies involved in these methods can cause problems with respect to electromagnetic compatibility. In addition, alternative measurement principles, like the eddy current principle, can be used. However, this principle imposes constraints on the minimum conductivity of the material to be detected. In this work, a technique to distinguish between conductive soiling and the actual fill level, which also allows to extract information about the material to be detected, is developed. Using impedance spectroscopy combined with analytical and numerical modelling, a model consisting of three parameters is developed. The model allows to reliably distinguish between actual limit level and conductive soiling. The overall resistance supplied by the model can be used as a measure for the conductivity of the material to be detected. The technique has the potential to be used in demanding applications.

Solarzellen aus organisch-anorganischen hybriden Perowskithalbleitern gelten als mögliche Schlüsseltechnologie zur Erzeugung günstiger und umweltfreundlicher elektrischer Energie und somit als Meilenstein für die Energiewende. Um die weltweit stetig wachsende Nachfrage an elektrischer Energie zu decken, bedarf es Solarzellentechnologien, welche gleichzeitig eine hohe Effizienz nahe dem Shockley-Queisser-Limit als auch eine hinreichend gute Stabilität aufweisen. Während die Effizienz von Solarzellen auf Basis von Perowskithalbleitern in dem letzten Jahrzehnt eine bemerkenswerte Entwicklung erfahren hat, lassen sich die wesentlichen physikalischen Mechanismen dieser Technologie noch nicht vollständig erklären. Die elektronisch-ionische Mischleitfähigkeit ist eine dieser Eigenschaften, welche die Effizienz und besonders die Stabilität der Perowskit-Solarzelle beeinflusst. Zentrales Thema dieser Arbeit ist daher die Untersuchung von mobilen ionischen Defekten und deren Einfluss auf Solarzellenparametern. Es wird gezeigt, dass die Migrationsraten ionischer Defekte in Perowskit breiten Verteilungen unterliegen. Durch die Anwendung eines neu entwickelten Regularisationsalgorithmus für inverse Laplace-Transformationen und verschiedener Messmoden für transiente Störstellenspektroskopie kann somit geklärt werden, warum sich berichtete ionische Defektparameter aus der Literatur für gleiche Defekte stark unterscheiden können. Dieses grundlegende Verständnis kann angewendet werden, um den Einfluss von kleinen stöchiometrischen Variationen auf die Defektlandschaft zu untersuchen und das Zusammenspiel zwischen elektronischen und ionischen Eigenschaften besser zu verstehen. Der Einsatz der Meyer-Neldel Regel ermöglicht ferner eine Kategorisierung ionischer Defekte in Perowskithalbleitern. Im letzten Teil dieser Arbeit wird gezeigt, dass elektrische und optische Methoden wie intensitätsmodulierte Spektroskopie geeignet sind, um Informationen über mobile Ionen in hybriden Perowskiten zu erhalten. Zusätzlich wird das elektronische Rekombinationsverhalten näher untersucht. / Solar cells made of organic–inorganic hybrid perovskite semiconductors are considered as a possible key technology for the conversion of cheap and environmentally friendly electrical energy and thus as a milestone for the turnaround in energy policy. In order to meet the steadily growing global demand for electrical energy, solar cell tech- nologies are required that are both highly efficient, i.e. close to the Shockley–Queisser limit, and sufficiently stable. While the efficiency of solar cells based on perovskite semi- conductors has undergone a remarkable development in the last decade, the essential physical mechanisms of this technology cannot yet be fully explained. The electronic- ionic mixed conductivity is one of these properties, which influences the efficiency and especially the stability of the perovskite solar cell. The central topic of this thesis is therefore the investigation of mobile ionic defects and their influence on solar cell parameters. It is shown that the migration rates of ionic defects in perovskites are attributed to wide distributions. By application of a newly developed regularisation algorithm for inverse Laplace transform and different measurement modes for deep-level transient spectroscopy, it can thus be clarified why reported ionic defect parameters from the literature for the same defects can differ significantly. This basic understanding can be used to study the influence of small stoichiometric variations on the defect landscape and to better understand the interaction between electronic and ionic properties. Us- ing the Meyer–Neldel rule also allows the characterisation of ionic defects in perovskite semiconductors. The last part of this thesis shows that electrical and optical methods such as intensity-modulated spectroscopy are suitable for obtaining information about mobile ions in hybrid perovskites. In addition, the electronic recombination behaviour is examined more closely.

Metal halide perovskites have attracted considerable attention as excellent candidates for application in solar cells. Despite their excellent performance, photovoltaic devices based on perovskite absorber’s wide-scale integration into industrial application is limited by their chemical and electrical instabilities. The central topic of this thesis is therefore to investigate thermodynamic aspects of point defects and the conduction mechanisms along with their implications for current–voltage characteristics i.e.,hysteresis in the solar cells. By application of three different methods, impedance spectroscopy, deep level transient spectroscopy and sweep rate dependent current–voltage characteristics as function of temperature, we show that understanding the fundamental aspects of mobile ionic defects in the material as well as the distribution of these defects in the device is essential for improving the stability and the device performance. We show that halide vacancy-interstitial pairs are present in all investigated perovskite compositions and these defects can lead to a significant reduction in the power conversion efficiency of perovskite solar cells. / Metallhalogenid-Perowskite haben erhebliche Aufmerksamkeit als hervorragende Kandidaten für die Anwendung in Solarzellen. Trotz ihrer ausgezeichneten Leistung ist die breite Integration von photovoltaischen Geräten auf der Grundlage von Perowskit-Absorbern in die industrielle Anwendung durch ihre chemische und elektrische Instabilität begrenzt. Das zentrale Thema dieser Arbeit ist daher die Untersuchung der thermodynamischen Aspekte von Punktdefekten und der Leitungsmechanismen sowie deren Auswirkungen auf die Strom-Spannungs-Charakteristik, i.e., die Hysterese in den Solarzellen. Durch die Anwendung von drei verschiedenen Methoden, der Impedanzspektroskopie, der Transientenspektroskopie auf tiefer Ebene und der Sweep-Rate-abhängigen Strom-Spannungs-Charakteristik als Funktion der Temperatur, zeigen wir, dass das Verständnis der grundlegenden Aspekte der mobilen ionischen Defekte im Material sowie der Verteilung dieser Defekte in der Vorrichtung für die Verbesserung der Stabilität und der Leistung der Vorrichtung von wesentlicher Bedeutung ist. Wir zeigen, dass Halogenid-Vakanz-Zwischengitter-Paare in allen untersuchten Perowskit-Zusammensetzungen vorhanden sind und dass diese Defekte zu einer signiőkanten Verringerung der Energieumwandlungseffizienz von Perowskit-Solarzellen führen können.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und der Untersuchung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen neuartiger V-förmiger, formstabiler Mesogene zur Realisierung biaxial nematischer Mesophasen (Nb). Alle synthetisierten Verbindungen besitzen ein formtreues Oligo(phenylenethinylen)-Grundgerüst, an welches laterale Alkyloxyketten und verschiedene terminale Substituenten (z. B. -CN, O(CH2)nCOOEt, Pyridyle) angebunden wurden. Durch dieses spezielle Design erhält man ausschließlich nematische und keine höher geordneten flüssigkristallinen Phasen. Durch den Einsatz verschiedener zentraler heterozyklischer Kernbausteine konnten erfolgreich Öffnungswinkel zwischen 108.9° und 160° realisiert werden. Dabei zeigen Thiadiazolderivate stets enantiotrope Mesophasen, wobei im Hochtemperaturbereich eine uniaxiale Phase mit biaxialen Aggregaten vorliegt. Beim Abkühlen konnte bei etwa 50 °C mittels Polarisationsmikroskopie und dielektrischer Spektroskopie ein Übergang in die Nb-Phase nachgewiesen werden. Die erstmalige Beobachtung eines direkten Übergangs von der isotropen Phase in die Nb-Phase gelang durch den Einsatz von Benzo[1,2-b:4,3-b]dithiophen als Kernbaustein.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und der Untersuchung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen neuartiger V-förmiger, formstabiler Mesogene zur Realisierung biaxial nematischer Mesophasen (Nb). Alle synthetisierten Verbindungen besitzen ein formtreues Oligo(phenylenethinylen)-Grundgerüst, an welches laterale Alkyloxyketten und verschiedene terminale Substituenten (z. B. -CN, O(CH2)nCOOEt, Pyridyle) angebunden wurden. Durch dieses spezielle Design erhält man ausschließlich nematische und keine höher geordneten flüssigkristallinen Phasen. Durch den Einsatz verschiedener zentraler heterozyklischer Kernbausteine konnten erfolgreich Öffnungswinkel zwischen 108.9° und 160° realisiert werden. Dabei zeigen Thiadiazolderivate stets enantiotrope Mesophasen, wobei im Hochtemperaturbereich eine uniaxiale Phase mit biaxialen Aggregaten vorliegt. Beim Abkühlen konnte bei etwa 50 °C mittels Polarisationsmikroskopie und dielektrischer Spektroskopie ein Übergang in die Nb-Phase nachgewiesen werden. Die erstmalige Beobachtung eines direkten Übergangs von der isotropen Phase in die Nb-Phase gelang durch den Einsatz von Benzo[1,2-b:4,3-b]dithiophen als Kernbaustein.