بررسي تاثير pH و نسبت سوخت به ماده اوليه بر سنتز سل-ژل احتراقي اكسيد قلع آلاييده شده با فلوئور براي استفاده در سلول خورشيدي

Influence of pH and fuel to raw material ratio on FTO nanopowders synthesized by sol-gel combustion method for solar cell applications

در سلول‌هاي خورشيدي از اكسيدهاي رساناي شفاف استفاده مي‌شود. بنابراين در اين كاربرد به فيلم‌هاي اكسيد رساناي شفاف، ارزان و با كارايي بالا نياز است كه اخيرا در ميان آن‌ها، SnO2:F بيش‌تر مورد توجه محققين قرار گرفته است. در اين تحقيق، نانوپودر SnO2:F به روش سل- ژل احتراقي سنتز شد. از كلريد قلع پنج آبه و فلوريد آمونيوم به‌عنوان مواد اوليه تامين كننده قلع و فلوئور و از اسيد سيتريك نيز به‌عنوان سوخت استفاده شد. هيدروكسيد آمونيوم براي تنظيم pH و آب دي‌يونيزه به‌عنوان حلال و عامل هيدروليز انتخاب شدند. مقادير pH و نسبت سوخت به ماده اوليه به عنوان متغير انتخاب شدند. با استفاده از آزمون پراش اشعه ايكس (XRD) مطالعات فازي پودرهاي سنتز شده انجام گرفت. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) براي بررسي ريزساختار پودرهاي تهيه شده استفاده شد و براي بررسي حضور افزودني در پودر بهينه از دستگاه طيف‌نگاري فوتوالكترون پرتوي ايكس (XPS)استفاده شد. نتايج نشان داد كه با افزايش pH از 1 تا 6، اندازه ذرات از 125 تا 300 نانومتر افزايش يافت و سبب رشد ذرات و تغيير مورفولوژي ذرات از كروي به چند وجهي شد. و با كاهش نسبت مولي سوخت به مواد اوليه از 2 به 1، اندازه ذرات از 125 نانومتر به 50 نانومتر كاهش پيدا كرد. حضور افزودني فلوئور درون نمونه با اندازه ذره 50 نانومتر با روش XPS مشخص شد و اين نمونه مي‌تواند به عنوان كانديد مناسبي براي استفاده در هدف دستگاه كندوپاش باشد

Transparent conductive oxides have recently been used in solar cells. Hence, transparent conductive oxide, especially SnO2:F (FTO) is considered promising by researchers for solar cell applications due to inexpensive and more efficient. In the current research, a sol-gel combustion technique was used to prepare fluorine-doped tin dioxide (FTO) powder. Stannous chloride pentahydride, ammonium fluoride, and citric acid as a fuel were used with various ratios of fuel to salt and different pH values. The structure, morphology and composition of the synthesized powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results revealed that the average particle size increased from 125 nm to 300 nm with morphological transformation as the pH value increased from 1 to 6, respectively and average particle size decreased from 125 nm to 50 nm with round morphology as the fuel to salt ratio decreased from 2 to 1. Presence of fluorine additive in optimal sample with 50 nm particle size was determined by XPS and it can be a suitable candidate for using in solar cell.