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호주 국립대학(Australian National University)의 연구진은 역 오팔 구조로 균일하게 코팅된 CdS 광전극(photoanode)이 기존의 다른 CdS 광전극보다 우수한 물 분해 특성을 가졌다는 것을 증명했다. 태양 전지는 우수한 대체에너지원이다. 그러나 태양이 없을 때를 대비해서 다른 에너지 저장 수단이 필요하다. 유용한 방법은 물을 수소와 산소로 분해하는 것이다. 물 같은 화합물은 대체 에너지를 저장하기 위한 매력적인 자원이다. 그러나 수소를 발생하기 위해서 물을 분해할 때는 반드시 반도체가 필요하다. 이런 반도체는 높은 광전환 효율을 가지고 부식에도 잘 견뎌야 하는데 현재의 것들은 그렇지 못하다. 반도체 물질을 사용해서 수소를 생성하는 과정은 전자-홀 쌍 생성, 전하 분리 및 전달, 표면 화학 반응 등의 다양한 단계를 거친다. 여기서 균일성을 제어하는 것이 광전기 화학적 성능을 향상하는데 중요하다. 이번 연구진은 CdS 속에 TiO2를 코팅하고 원자층 증착(atomic layer deposition)과 용액 이온 전이(solution ion transfer) 공정을 삽입함으로써 이러한 균일성을 달성했다. 이 방법은 CdS를 만드는데 용액 이온 전이 공정을 최초로 사용했다. 이 방법은 균일성 문제를 가진 다른 반도체 제조로 확장 적용할 수 있을 것이다. 이 구조는 9.1 mA/cm2의 포화 광전류 밀도를 가졌고, 이것은 CdS 기반의 광전극 중에서 가장 높은 것이다. 비정질인 TiO2를 추가함으로써 캐리어 재조합이 억제되고 이로 인해서 광 변환 효율이 향상되었다. CdS 기반의 시스템은 제조가 간단하고 비용 효율적이기 때문에 광전 변환 효율이 향상될 수 있다면 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 우수한 대안이 될 것이다. 이 연구결과는 저널 Nano Futures에 ldquo;CdS/TiO2 photoanodes via solution ion transfer method for highly efficient solar hydrogen generation rdquo; 라는 제목으로 게재되었다. |
