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Masterarbeit - Entwicklung einer TCSPC Messstrategie zur Optimierung des Informationsgehaltes bei kurzen Messzeiten

Sie möchten an der Entwicklung der nächsten Generation von Solarmodulen für die Energiewende beitragen? Dann bewerben Sie sich bei uns am Institute of Energy Materials and Devices - Photovoltaik (IMD-3). Wir erforschen neuartige Materialien und innovative Bauelemente für eine nachhaltige Photovoltaik.In den vergangenen Jahren haben Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen aufgrund ihrer hohen Effizienz viel Beachtung gefunden. Perowskit- und organische Photovoltaik bieten das Potenzial für kostengünstige, leichte und flexible Solarzellen.. Während Perowskit- und organische Solarzellen empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, Sauerstoff, Wärme und Licht sein können, sind insbesondere erhöhte Temperaturen und Beleuchtung während des Betriebs von PV-Modulen unvermeidbar. In der Light-2-Last Lab Gruppe der Abteilung Autonomous Discovery of Advanced Materials liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Hochdurchsatz-Charakterisierung der Stabilität aktiver PV-Absorbermaterialien unter erhöhten Einstrahlungs- und Temperaturbedingungen. Die Strategie basiert auf einer Material Acceleration Platform (MAP) in kontrollierter Atmosphäre, die durch Machine-Learning-Algorithmen unterstützt wird. Die MAP umfasst die Abscheidung aktiver Schichten, eine Degradationsplattform sowie verschiedene optische Charakterisierungsmethoden, um photophysikalische Materialeigenschaften in situ (während der Degradation) und ex situ (vor, zwischen und nach den Degradationsschritten) zu überwachen.

Ihre Aufgaben im Team

Zur Charakterisierung aktiver Absorbermaterialien werden verschiedene fortschrittliche optische Charakterisierungsmethoden eingesetzt, um photophysikalische Materialeigenschaften zu überwachen. Mit dem zunehmenden Interesse in der Forschung zur Hochdurchsatz-Charakterisierung von Perowskiten entsteht der Bedarf an einer beschleunigten Messstrategie. Am IMD-3 werden üblicherweise tr-PL-Messungen (transiente Photolumineszenz) zur Beurteilung von Materialeigenschaften eingesetzt. Der dafür erforderliche hohe dynamische Bereich macht die Charakterisierungsmethode jedoch zeitaufwändig und damit untauglich für die angestrebte Hochdurchsatzstrategie. Diese Arbeit untersucht, wie TCSPC-Messungen (Time-Correlated Single Photon Counting) bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken genutzt werden können, um möglichst viel Information im Vergleich zum erzielten Informationsgehalt durch tr-PL-Messungen mit hohem dynamischen Bereich zu extrahieren. Ziel des Projekts ist die Quantifizierung des Informationsgehalts (gemessen z. B. über Shannon-Entropie oder Kullback-Leibler-Divergenz) im Verhältnis zur Messzeit.

Die Aufgaben können wie folgt strukturiert werden:

• Literaturrecherche/Einarbeitung in die Themen tr-PL, TCSPC und Perowskit-PV
• Einarbeitung in die Messtechnik
• Qualitative Messung der tr-PL in verschiedenen Perowskit-Proben
• Qualitative TCSPC-Messungen an verschiedenen Perowskit-Proben unter unterschiedlichen Beleuchtungsstärken
• Quantifizierung des Informationsgehalts gemessen über Shannon-Entropie oder Kullback-Leibler-Divergenz gegen die Messzeit
• Analyse und Dokumentation der Ergebnisse

Das bringen Sie mit

Ihr Profil:

• Hervorragende Studienleistungen in einem Masterstudiengang der Elektrotechnik, Materialwissenschaften, Physik oder einem verwandten Fach
• Grundkenntnisse im Bereich der Perowskit-PV oder Halbleiterphysik belegt durch entsprechende abgeschlossene Kurse
• Erfahrungen mit einer objektorientierten Programmiersprache (z. B. Python, Matlab)
• Analytisches Denken und eine strukturierte Arbeitsweise
• Sehr gute Englischkenntnisse, sowohl mündlich als auch schriftlich (mindestens B2-Niveau nach dem GeR, idealerweise durch ein Zertifikat nachgewiesen) oder sehr gute Deutschkenntnisse

Freuen Sie sich auf folgende Benefits

Wir arbeiten an hochaktuellen gesellschaftlich relevanten Themen und bieten Ihnen die Möglichkeit, den Wandel aktiv mitzugestalten! Sie erwartet ein vielseitiges Angebot:

• Sinnstiftende Aufgaben: Ihre Abschlussarbeit behandelt ein zukunftsorientiertes, gesellschaftlich relevantes Thema mit unmittelbarem Praxisbezug in einem internationalen Umfeld
• Praxisnähe: Bei uns sammeln Sie wertvolle Praxiserfahrungen neben dem Studium und wirken aktiv an interdisziplinären Projekten mit
• Wissenschaftliches Umfeld: Sie erwartet eine exzellente wissenschaftliche Ausstattung, moderne Technologien und eine qualifizierte Betreuung durch erfahrene Kolleg:innen. Zudem eine hochmotivierte Arbeitsgruppe sowie ein internationales und interdisziplinäres Arbeitsumfeld in einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
• Einstieg & Zusammenarbeit: Freuen Sie sich auf die Zusammenarbeit in einem engagierten, internationalen und kollegialen Team. Uns ist es wichtig, dass Sie schnell im Team ankommen und strukturiert in Ihre Aufgaben eingearbeitet werden. Zudem begleiten wir Sie von Beginn an und erleichtern Ihnen den Start durch unsere Welcome Days und unseren Welcome Guide
• Gesundheit & Wohlbefinden: Ihre Gesundheit liegt uns am Herzen. Freuen Sie sich auf ein umfangreiches betriebliches Gesundheitsmanagement mit vielfältigen Angeboten – z. B. durch Beachvolleyball-Platz, Laufgruppen, Yoga-Kurse und vieles mehr. Zusätzlich stehen Ihnen unser betriebsärztlicher Dienst sowie ein erfahrenes Team der Sozialberatung direkt vor Ort zur Seite
• Campus-Erlebnis: Unser Forschungscampus im Grünen schafft ideale Bedingungen für kollegialen Austausch und sportlichen Ausgleich direkt vor Ort. In unserer Kantine erwartet Sie ein vielfältiges Angebot – Ihre Mittagspause können Sie entspannt mit Seeblick genießen
• Perspektive: Bei entsprechender Qualifikation und vorhandener Stellenfinanzierung besteht am Institut die Möglichkeit zur Promotion im Anschluss an Ihre Masterarbeit
• Faire Vergütung: Ihre Abschlussarbeit wird bei uns angemessen vergütet

Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: https://go.fzj.de/Benefits

Wir freuen uns über Bewerbungen von Menschen mit vielfältigen Hintergründen, z.B. hinsichtlich Alter, Geschlecht, Behinderung, sexueller Orientierung / Identität sowie sozialer, ethnischer und religiöser Herkunft. Ein chancengerechtes, diverses und inklusives Arbeitsumfeld, in dem alle ihre Potentiale verwirklichen können, ist uns wichtig.

Über die folgenden Links erhalten Sie weitere Informationen zu Vielfalt und Chancengerechtigkeit: https://go.fzj.de/diversitaet sowie zur gezielten Förderung von Frauen: https://go.fzj.de/job-journey-women

Dienstort: Jülich

Beginn: Zum nächstmöglichen Termin

Gehalt: Ihre Abschlussarbeit wird bei uns angemessen vergütet

Bewerbungsfrist: Die Stelle wird bis zur erfolgreichen Besetzung veröffentlicht

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