| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2019년 봄 (05/15 ~ 05/17, 평창 알펜시아 리조트) |
| 권호 |
25권 1호 |
| 발표분야 |
E. 환경/센서 재료 분과 |
| 제목 |
몰리브덴 산화물과 팔라듐을 이용한 실리콘 광음극의 광전기적 특성평가 |
| 초록 |
최근 화석 연료가 계속해서 사용되어 오면서 환경 오염뿐만 아니라 화석 연료의 고갈도 문제가 되고 있어 이를 대체할 에너지 자원의 필요성이 생기게 되었다. 수소 에너지는 청정 에너지로 그에 대한 연구가 점점 중요해지고 있다. 수소를 생산하는 방법 중에서 빛을 이용한 물분해 방법은 무한하고 청정한 에너지원인 태양 에너지를 활용할 수 있다는 장점이 있다. 그 중 광음극에서 일어나는 물 환원 반응은 태양광을 이용한 물분해에서 중요하다. 이것을 위해 현재까지 광음극으로 Cu2O, 비정질 실리콘, P형 결정 실리콘 등이 대표적으로 연구되고 있지만 계면에서의 전하이동(charge transfer) 또한 해결해야할 문제이다. 전기화학적 촉매는 전기화학적 반응에 필요한 과전압(overpotentials)을 줄여주어 반응 속도를 빠르게 도와주는 것으로 알려져 있다. 몰리브덴 산화물(MoOx)은 지구상에 풍부하고 값싼 물질로 광전기화학적 조촉매로써 사용될 수 있다. 팔라듐(Pd)은 과전압이 거의 없고, 반도체 표면에서 광유도 전자-정공쌍(photoinduced electron-hole pairs)이 다시 재결합하는 것을 방해해서 광촉매의 특성을 향상시킨다. 본 연구에서는 조촉매인 MoOx 위에 팔라듐(Pd)를 증착 하여 실리콘(Si) 광음극의 광전기화학적 반응이 활발해진 것을 확인하였다. 이때 MoOx 는 MoO3의 산화물 타겟을 이용하여 RF 마그네트론 스퍼터를 통해 증착하고 그 위에 e-beam으로 팔라듐(Pd)을 올려 변화를 살펴 보았다. Pd/MoOx의 SEM-EDS를 측정하여 표면에 균일하게 Pd가 증착 된 것을 확인하였고, UV-vis spectroscopy를 측정하여 Pd/MoOx 박막의 흡수도 변화를 보았다. Pd/MoOx/Si의 물 환원 반응의 효율은 1 sun 조건에서, 0.5M H2SO4 전해질 용액에서 측정을 진행하였다. Incident photon-to-current conversion efficiency(IPCE) 와 impedance 측정을 통해, 스퍼터를 이용해서 MoOx를 증착하고 e-beam으로 Pd를 증착함으로써 기존의 MoOx/Si 광음극의 효율보다 증가했음을 확인하였다. 이는 기존의 MoOx/Si 광음극에 Pd를 올림으로써 물 환원 반응에 필요한 과전압이 줄었기 때문이다. |
| 저자 |
이영재, 유일한, Shankara S. Kalanur, 서형탁
|
| 소속 |
아주대 |
| 키워드 |
광음극 물 환원; 물분해; 몰리브덴 산화물; 팔라듐
|
| E-Mail |
|
