초록 ▼

□ 연구개요
독성 원소를 포함하지 않으며, 일반 대기 조건에서 화합물의 안정성이 보장되며, 밴드 갭 크기 조절이 가시광에서 근적외선 영역에서 흡수가 가능하도록 한다는 조건을 만족하는 새로운 광흡수층 후보물질을 전구체 용액 기반 준비법 확립을 통하여 준비하고, 태양전지 및 광촉매 전극에 적용할 수 있음을 체계적으로 연구한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(가) 금속 칼코게나이드 계열: 직접 성장시키는 준비법이 까다로웠던 안티모니 황화물인 Sb₂S₃를 새로운 준비법인 이온교환

□ 연구개요
독성 원소를 포함하지 않으며, 일반 대기 조건에서 화합물의 안정성이 보장되며, 밴드 갭 크기 조절이 가시광에서 근적외선 영역에서 흡수가 가능하도록 한다는 조건을 만족하는 새로운 광흡수층 후보물질을 전구체 용액 기반 준비법 확립을 통하여 준비하고, 태양전지 및 광촉매 전극에 적용할 수 있음을 체계적으로 연구한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(가) 금속 칼코게나이드 계열: 직접 성장시키는 준비법이 까다로웠던 안티모니 황화물인 Sb₂S₃를 새로운 준비법인 이온교환법을 통하여 손쉽게 준비할 수 있음을 보임. 먼저 순차적 이온층 흡착/반응법인 SILAR 법으로 ZnS를 성장시킨 후에 Sb³⁺가 녹아있는 화학조를 이용하면 Zn²⁺와의 교환을 통해 Sb₂S₃ 감응제를 성공적으로 액체형과 고체형 태양전지에서 테스트함.
(나) 금속 칼코겐할라이드 계열: 먼저 Bi₂S₃를 SILAR 법으로 성장시킨 후에 간이 기상 증착법을 이용하여 BiX₃ (X = I, Br,Cl)과 반응시켜 BiSX를 성공적으로 준비함. ZnS에서 출발하여 Sb₂S₃로 이온교환 시킨 후에 SbI₃ 또는 BiI₃와 반응시켜 Sb(Bi)SI 감응제를 준비하여 고체형 태양전지에 적용하여 테스트함.
(다) 금속 칼코게나이드 페로브스카이트 계열: Ba²⁺ 또는 Sr²⁺, Zr⁴⁺, S 소스가 녹아있는 전구체 용액 개발을 통해서 BaZrS₃ 와 SrZrS₃ 광활성층을 준비하여 태양 전지 및 수소발생 광전극에 성공적으로 적용함.
(라) 전구체 용액의 농도를 약 0.3 M 이하로 유지하여 스핀코팅하는 경우에는 서로 간에 분리된 양자점 형태의 광감응제가 준비되고, 약 0.9 M 이상인 경우는 서로 연결된 박막이 형성됨을 주사/투과 전자현미경법을 통해 확인하고, 이에 따른 전하전달 특성의 변화를 임피던스 측정의 등가회로로 증명함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
이번 연구를 통해 제시한 금속 칼코게나이드, 칼코겐할라이드, 칼코게나이드 페로브스카이트 준비법은 모두 용액상 전구체를 이용하여 수월하게 진행할 수 있다는 점에서, 현재 태양전지 및 광촉매적 전극 개발 발전에 큰 기여를 하리라 기대된다. 이러한 연구에 있어서 재현적이며 진행하기 수월한 준비법의 확립은 관련 분야를 발전시키는데 있어서 첫 번째로 중요한 과정으로 그 중요성은 매우 강조되도 지나치지 않을 것이다. 이러한 개발성과는 향후 다양한 용액상 준비법에 의한 비독성 원소로 구성되어 지고 대기 중에서 안정한 금속 칼코게나이드/할라이드 광감응제를 개발하고 광전극에 적용하여 이상적인 특성을 가진 효과적인 광전극 연구개발에 큰 돌파구가 되리라 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (가) 후보물질 선정 ... 5
• (나) 메조포러스 TiO2 박막 조절 및 전구체 농도에 따른 결과 ... 6
• (다) 이온 교환법에 의한 금속 칼코게나이드 나노 광감응제의 개발 ... 9
• (라) 금속 할라이드/칼코겐할라이드 광감응제의 개발 ... 11
• (마) 분자 전구체 용액을 이용한 금속 칼코게나이드 박막전극 준비 및 수소 발생 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 36