초록 ▼

□ 연구개요
-본 연구과제는 물분해 광촉매를 이용한 친환경적인 연료 생산 방식을 구현하고 이론적인 배경을 제시함으로서 실용화에 가능한 효율로 가는 토대가 되는 연구임.
-본 연구진의 SLS 용액 합성법, 수열합성법, 화학적 치환법 등 나노구조 합성법에 대한 연구를 바탕으로 전도성 기판 위에 다양한 반도체 나노구조 광양극 및 광음극을 구현함.
-궁극적으로는 태양광의 효율적 활용을 위하여 PV-PEC 구조를 구현하고자 하며, 본 연구에서는 광전극(PEC셀) 개발에 더 초점을 맞추어 진행함.
- 태양광의 효율적 활용

□ 연구개요
-본 연구과제는 물분해 광촉매를 이용한 친환경적인 연료 생산 방식을 구현하고 이론적인 배경을 제시함으로서 실용화에 가능한 효율로 가는 토대가 되는 연구임.
-본 연구진의 SLS 용액 합성법, 수열합성법, 화학적 치환법 등 나노구조 합성법에 대한 연구를 바탕으로 전도성 기판 위에 다양한 반도체 나노구조 광양극 및 광음극을 구현함.
-궁극적으로는 태양광의 효율적 활용을 위하여 PV-PEC 구조를 구현하고자 하며, 본 연구에서는 광전극(PEC셀) 개발에 더 초점을 맞추어 진행함.
- 태양광의 효율적 활용을 위하여 박막형 PV (photo-voltaic) 위에 나노선 구조의 PEC를 구현하는 방식, 복합적인 이종구조 형성을 통해 에너지 밴드구조 제어를 실시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 가시광 흡광의 나노구조 광전극
-업컨버전 글래스 세라믹의 첫 도입으로 적외선 흡광을 광전기화학적 물분해에 활용
-CdSe/ZnO-Tm 구조의 도입으로 가시광선 영역 흡광 및 전하 분리에 최적화된 물분해 구조 구현
-가시광 흡광이 가능한 Ca₂Fe₂O₅ 광전극을 구현, 열처리를 통한 효율 최적화에 성공
(2) 무독성 고효율 광전극 구현
-2 step 성장으로 ZnO 이중구조 광전극을 구현
-구조 최적화로 기존에 연구되었던 ZnO 물질의 효율 한계를 넘는 고효율 성장조건 제어
-두께와 길이, 밀도의 자유로운 변형으로 type II 등 2차 구조 형성에 중요한 템플레이트로의 역할 구현
(3) Te 템플레이트 나노구조
-전도성 기판 위에 Te nanoroll 성장에 성공
-대면적 제어, roll 레이어 수 제어 등 성장의 효과적인 제어 방법을 구현
(4) PV 셀 구현
-FeOOH 템플레이트 기반 합성법 완성
-PEC 셀 구현에 더 초점을 맞추어 진행하였으며, PV-PEC 셀 구현의 기초를 마련

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
-본 연구에서 개발한 업컨버전 기판은 태양광 스펙트럼에서 50%를 차지하고 있는 적외선을 활용할 수 있다는 점에서 광전기화학적 물분해 분야의 범위를 넓히는 중요한 의미가 있음.
-안정성, 물질에 대한 합성법 부재 등으로 인하여 상대적으로 연구가 많이 진행되지 않은 p-형 물분해용 광음극 개발 분야에서 Ca₂Fe₂O₅는 용액기반의 저비용 공정으로 만들 수 있다는 장점을 보임.
-단일 구조로서 한계가 있는 ZnO 광양극의 다중 나노구조 합성을 통해 물질의 단점으로 제기되었던 낮은 효율의 한계를 극복 할 수 있음을 제시하였으며, 화학적 안정성 및 공정의 간편함은 유지하며 다중 나노구조에 효과적으로 접근함.
-기존에 Si 기판위에 성장시켰던 Te nanoroll을 보다 대면적인 전도성 기판위에 성장을 성공함으로써 Te nanoroll을 템플레이트로 활용한 고효율 칼코제나이드류 광전극 합성의 첫 단계를 완수함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• [1] 업컨버전 유리에 의한 적외선 기반 물분해 연구 ... 6
• [2] Ca2Fe2O5 광음극과 열처리에 따른 광전기화학적 특성 변화 연구 ... 6
• [3] Hierarchical ZnO 광양극과 2nd branch ZnO 성장에 따른 광전기화학적 특성 변화 연구 ... 6
• [4] 칼코제나이드류 광전극 템플릿으로 사용하기 위한 Te nanoroll의 투명전극 기판위에서의 성장 및 nanoroll 구조 최적화 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 18