| 초록 |
광전기화학전지 (Photoelectrochemical cell) 를 이용한 물과 태양광으로부터의 수소생산은 이상적인 탄소중립을 위한 이상적인 에너지 저장방법 중 하나이다. 광전기화학적 수소생산을 위해서는 광음극으로 활용되는 반도체 물질의 밴드 구조가 수소발생전위와 비교하여 적절하여야 한다. 그중 Chalcopyrite 계열의 물질 (ABX2, A = Ag 또는 Cu, B = In, Ga 또는 Al, X = S 또는 Se)은 화학 조성에 따라 밴드갭이 조절 가능하며 흡광계수가 높아 광음극에 적합하하지만, 현재 Chalcopyrite 계열의 물질은 높은 전자-정공 재결합으로 인한 낮은 수소 생성 효율을 보이는 문제점이 있다. 본 연구에서는 CuInS2와 비정질 산화 탄탈륨 (a-TaOx)기반 물질을 각각 광음극 물질과 보호막으로 활용하였다. 툭히 광전극의 촉매 활성을 향상시키고 정자-정공의 재결합을 막기 위해서 Mo와 S 를 TaOx층에 주입하여 깊이별 원자조성의 변화를 가지는 방식층 (Ta,Mo)x(O,S)y)을 제작하였다. 결과적으로 원자구성이 조절된 방식층을 적용한 광전극이 귀금속 조촉매 없이도 매우 우수한 수소발생성능을 보였으며, 이는 Mo가 TaOx층으로 혼입되며 전자 전달이 향상되고 방식층 표면에 수소활성이 뛰어난 Mox(O,S)y 층이 형성됨을 확인 하였다. |
