초록 ▼

□ 연구개요
신재생에너지로서 청정 신에너지원인 수소의 생산/저장 기술인 광전기화학적 물분해 기술의 핵심인 반도체전극 기술의 한계점을 해결하여 광전류 30 mA/cm², 광전 변환 효율 10%의 경제적인 반도체전극을 개발하는 것을 목표로 1) 고품위 산화물 반도체 나노구조의 화학적 합성 및 원자층증착 기술 개발, 2) 나노구조 탠덤 소자 기술 개발, 3) 제로 바이어스 조건을 위한 pn접합 기술 개발, 4) 화학적 안정성을 위한 보호막/전기화학 기술 연구를 수행.

□ 연구 목표대비 연구결과

□ 연구개요
신재생에너지로서 청정 신에너지원인 수소의 생산/저장 기술인 광전기화학적 물분해 기술의 핵심인 반도체전극 기술의 한계점을 해결하여 광전류 30 mA/cm², 광전 변환 효율 10%의 경제적인 반도체전극을 개발하는 것을 목표로 1) 고품위 산화물 반도체 나노구조의 화학적 합성 및 원자층증착 기술 개발, 2) 나노구조 탠덤 소자 기술 개발, 3) 제로 바이어스 조건을 위한 pn접합 기술 개발, 4) 화학적 안정성을 위한 보호막/전기화학 기술 연구를 수행.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 고품위 산화물 반도체 나노구조 화학합성 및 원자층증착 기술 개발
● 하부 나노구조체는 수열합성법으로 성장시키며, 도핑/비도핑 가능.
● 상부층을 CBD, electrodeposition, 분산코팅, 수열합성 코팅, SILAR, ALD 방법 등으로 형성하는 기술을 개발하여 나노 접합체 성장.

2) 나노구조 탠덤 소자기술
● 여러 가지 이종접합 (Schottky, pn, pp, nn) 나노입자층 및 나노막대 구조를 성장시켜 광전극으로 사용.
● CdS/rGO/Au, Sn-doped Fe2O3, Sn-doped Fe2O3/CoP, BiVO4/rGO/Co3O4, BiVO4/Bi2S3, BiVO4/ZnFe2O4, PbS/Bi2O3 등의 탠덤 전극구조 성장과 광전성능 측정 분석.
● 전극-전해액-Pt으로 구성되는 PEC 소자의 밴드다이어그램을 완성하고, 3전극 전기화학 측정과 밴드다이어그램을 연결시킴.
● TiO2/CdS/CdSe 나노막대 탠덤구조에서 30 mA/cm2의 광전류 밀도를 얻어 고 전류밀도 전극구조를 도출.

3) 제로 바이어스 조건을 위한 pn접합 기술
● BiVO4, Fe2O3를 기반으로 하여 zero-bias 전극을 발견하는 시도를 진행.
● Au/n-ZnO, n-Fe2O3/p-CNT, p-ZnTe/n-ZnO, p-Rb2CO3/n-In2O3, p-CNT/n-WO3, p-Co3O4/ p-CNT, p-CNT/n-ZnO 등의 이종접합 나노구조성장과 전기적특성 측정 분석으로 나노접합 특성 이해.

4) 화학적 안정성을 위한 보호막/전기화학 기술
● CdS를 기본으로 하는 고광전류 소재를 안정적으로 도포하는 방법을 시도 중이나 미개발.
● 안정된 BiVO4, Fe2O3를 기반으로 하여 소자기술 연구.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 관련 기초지식 증진과 신재생에너지 소자 연구개발에 파급 효과.
● 국내외 나노소재/소자, 수소에너지 관련 고급인력을 양성하고 기술을 확산시켜 기술 발전 및 산업화에 기여.
● 나노소재 합성법에 대한 주도권 확보.
● 수소에너지 생산용 광전기화학 셀 전극소재 핵심기술 선점과 지적재산권 확보.

(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) 고품위 산화물 반도체 나노구조 화학합성 및 원자층 증착 기술 개발 ... 6
• 2) 나노구조 탠덤 소자기술 ... 11
• 3) 제로 바이어스 조건을 위한 pn접합 기술 ... 13
• 4) 화학적 안정성을 위한 보호막/전기화학 기술 ... 15
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 37
• 끝페이지 ... 52