| 초록 |
본 연구에서는 3차원으로 성장된 ZnO 나노구조를 기반으로 하여 양자점과 다중접합된 구조를 가지는 광전기화학 전지를 제작 및 수소생산 특성을 확인하였다. 기존 1차원 나노선의 경우 구조적인 특징에서 얻을 수 있는 우수한 전자이동 특성을 가지는 반면 표면적이 적어 흡광특성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다. 본 연구에서는 1차원으로 성장된 나노선을 기반으로 2차적으로 저온에서 3차원 구조를 합성시켜 표면적을 극대화하고 입사되는 빛의 산란특성을 향상시켰다. 추가적으로, 밴드갭이 낮은 양자점과의 다중접합을 통해, ZnO 의 광흡수 영역을 가시광영역으로 확대하여 효율적인 흡광특성과 광전류 생성을 할 수 있다. 또한 합성된 다중접합 ZnO 나노구조는 type Π 밴드구조가 가지는 장점으로 인하여 효율적인 전자 정공분리가 가능한 장점을 지니고 있다. 구조를 기반으로 제작된 광전기화학 전지는 우수한 광전류 생성특성을 가져 1차 나노선 구조의 경우 약 12mA/cm2의 광전류 값을 가지는 반면 3차원 구조의 경우 최대 17.5mA/cm2의 광전류를 생산하는 것을 확인하였다. 또한 이러한 전극을 non-wired 기반의 2전극 시스템으로 구성하여 외부전압의 인가 없이 빛을 이용해서만 수소를 생산하는 quasi-artificial leaf 으로서의 가능성도 확인하였다. |
