| 반도체 항광부식 연구 성과 달성 | ||
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  네이멍구(內蒙古)대학교 WANG Lei(王蕾) 연구팀이 개발한 반도체 항광부식(Anti-light corrosion) 분야 "패시베이션층에 의한 BiVO4 항광부식 연구"가 태양광을 이용한 수소제조에서의 광전변환 효율을 향상시킬 전망이다. 해당 성과는 "Angewandte Chemie"에 게재됐다. 청정에너지인 수소에너지는 신에너지 분야에서 연구 핫이슈로 떠오르고 있다. 태양광 물분해에 의한 수소제조는 수소에너지를 얻는 주요 기술이고 태양광의 수소제조에서 전환효율은 태양광 물분해의 주요 성능 지표이다. 반도체의 비교적 낮은 광흡수율 및 비교적 높은 캐리어 결합률(Carrier recombination rate)은 전환 효율에 영향을 미치는 주요 요인이다. 따라서 광전변환 효율 향상은 광전기 촉매 반응 연구 분야의 핵심이다. BiVO4 반도체는 2.4eV의 적합한 밴드갭 폭, 양호한 광흡수 성능 및 적합한 저전위 조건에서 수산화(Water oxidation)되는 전도대(Conduction band)를 보유하고 있기에 태양광 광전기 촉매 반응에 의한 수소제조 주요 재료이다. 하지만 BiVO4 재료의 전자와 정공(Hole)은 서로 결합되기에 광유도 전하의 이동에 심각한 영향을 미치므로 태양광 광전기 촉매 반응 성능이 이론값에 비하여 낮은 동시에 BiVO4는 광부식되기에 태양광 물분해에 적합하지 않다. 통상적인 해결 방법은 공촉매(Cocatalyst) 수식을 이용해 반도체 전하 분리 효율을 향상시켜 전하의 2차 결합을 억제하여 표면반응 동역학적 거동을 가속화시킨다. 연구팀은 재료 제조 공법 개선 및 일정 전위 광 분극 테스트 방법을 통해 BiVO4의 활성 및 안전성을 효과적으로 향상시켰다. 연구 결과, 표면 공촉매 수식을 거치지 않은 BiVO4는 간헐적 테스트 조건에서 100시간의 안정성에 도달할 수 있었다. 전기화학적 테스트 결과, 반도체 표면/계면에서 생성된 패시베이션층과 산소 빈자리의 협동작용으로 반도체에서 전자와 정공의 결합이 효과적으로 감소되어 표면의 수산화 동역학적 거동이 향상됨으로써 광부식이 억제되었다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-09/28/content_454482.htm?div=-1 |
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