| 초록 |
본 연구에서는 원자층증착법으로 증착된 초박형 TiO2 박막을 활용하여 수분에 취약한 유무기 페로브스카이트 재료를 물분해 소자에 활용하는 방법에 대해 논의한다. 물분해 소자는 기본적으로 역구조를 취하는 유무기 페로브스카이트 태양전지를 기반으로 제작하였으며, 전자수송층인 PC61BM 위에 원자층 증착법을 통해 초박형 TiO2를 합성하였다. 여기서, PC61BM 층은 본연의 역할인 전자수송 뿐만 아니라, 유무기 페로브스카이트 광흡수층을 TiO2 합성 공정으로부터 보호하는 역할을 한다. TiO2 역시, PC61BM으로부터 수송된 전자를 Pt층으로 이동시켜주어 수소 생산을 가능하게 한다. 또한, 원자층증착법 기반의 TiO2 박막은 pinhole이 존재하지 않는 비정질 형태로 합성되기 때문에 외부의 수분/산소에 대해 매우 효과적인 확산방지막으로 사용된다. 이러한 유무기 페로브스카이트 기반의 광전극을 활용하여, 강한 산성 전해질 (0.5 M H2SO4) 내에서 수 시간 동안 안정적으로 수소를 발생하였다. 또한, 해당 소자는 0.5 Sun 조건에서 10 mA cm-2 이상의 광전류 밀도 및 0.68 V 광전압을 나타내었다. 이러한 결과는, 물분해 분야에 수분에 취약한 유무기 페로브스카이트 기반의 광전극을 활용할 수 있는 가능성을 보여준다. |
