초록 ▼

1. 당초 연구목적 및 배경
○ 반도체 나노 소재의 광화학적 응용에 대한 연구는 주로 태양전지분야에서 그 효율을 높이기 위해 반도체 광흡수층의 구성 성분과 구조 조정 등의 연구가 활발히 이루어져 왔음. 다양한 광흡수 반도체 소재들의 조합이 적절한 수준의 potential을 얻기 위해 연구되고 있고, 높은 광흡수율을 얻기 위해 박막으로 이루어진 Tandem cell 구조와 Multi-Junction Cell 구조를 비롯하여 나노수준의 나노입자/나노로드의 층상구조 형성에 대한 연구가 이루어지고 있음. 반도체 나노소재는 화학적 안정

1. 당초 연구목적 및 배경
○ 반도체 나노 소재의 광화학적 응용에 대한 연구는 주로 태양전지분야에서 그 효율을 높이기 위해 반도체 광흡수층의 구성 성분과 구조 조정 등의 연구가 활발히 이루어져 왔음. 다양한 광흡수 반도체 소재들의 조합이 적절한 수준의 potential을 얻기 위해 연구되고 있고, 높은 광흡수율을 얻기 위해 박막으로 이루어진 Tandem cell 구조와 Multi-Junction Cell 구조를 비롯하여 나노수준의 나노입자/나노로드의 층상구조 형성에 대한 연구가 이루어지고 있음. 반도체 나노소재는 화학적 안정성이 비교적 높고 다양한 공정기술을 통한 장치화가 가능하다는 큰 장점이 있으며,태양광을 흡수하는 하나의 구별/분리 가능한 장치로서 반응공학적인 측면에서 균질상의 반응촉매들이 갖는 단점들을 쉽게 극복할 수 있음. 또한, 본래의 응용목적인전력생산 매체로서의 성질에서 나타나는 에너지 변환특성으로 인하여 인공광합성을 위한 에너지변환 기구로써 매우 큰 잠재력이 있음.
○반도체 나노와이어(semiconductor nanowires)는 태양에너지를 이용하는 특징을 갖고 있어 신소재로 주목받고 있음. 태양에너지로부터 전기 또는 화학연료를 생산하는 태양전지(photovoltaic cells, 또는 광전기화학전지(photoelectrochemical cells))분야에서, 반도체 나노와이어는 나노스케일의 입체구조가 단위 부피당 표면적 비율을 높여 촉매반응 부위의 수가 증가되었기 때문에 기존의 평판형 반도체 장치에 비해 가격경쟁력이 높음. 또한, 양자구속효과 (quantum confinement effect)가 반도체 나노와이어의 가변 밴드갭 (tunable bandgap)을 가능하게 함. 특히, 실리콘 기반의 나노와이어는 수소생산 또는 유기오염물질의 분해에 있어 높은 전환효율로 가시광선을 이용한 광촉매작용을 하고, 벌크 기반 실리콘에 의한 태양에너지의 흡수가indirect 밴드갭으로 제한되는 데에 비해 실리콘 나노와이어는 direct 밴드갭을 갖는데, 이는 양자구속효과로 비롯된 것이며, 이로써 광촉매 전환효율을 증폭시킬 수 있음. 또한, 실리콘 나노와이어는 TiO2, ZnO와 같은 기타 반도체와 마찬가지로 넓은 밴드갭 (bulk Eg ~3.2eV)을 갖고 있어 전체 태양에너지의 5% 미만에 불과한 자외선도 흡수할 수 있음.

목차 Contents

• 2013년 선정 학문후속세대양성사업(유형 : 박사후국외연수 )결과보고서 ... 1
• 1. 당초 연구목적 및 배경 ... 1
• 2. 당초 연구내용, 범위 및 방법 ... 2
• 3. 연구내용 및 결과 ... 2
• 4. 향후 연구결과의 기대효과 및 활용 방안 ... 3
• 5. 참고문헌 ... 3
• 끝페이지 ... 3