태양광 수소 생산에 쓰이는 "값싸고 효율 높은" 광전극 개발

아주대·화학연 연구팀, 구리 비스무트 산화물 박막 전극 제작

구리 비스무트 산화물 광전극의 효율 향상 그래프

[조인선 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]

태양광을 이용해 수소를 생산하는 데 쓰이는 광전극의 효율을 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 아주대 조인선 교수, 한국화학연구원 신성식 박사 연구팀이 광전환 효율이 기존보다 4배 이상 높은 구리 비스무트 산화물 기반 광전극을 개발했다고 30일 밝혔다.

 

태양광으로 물을 분해해 수소를 얻는 기술은 탄소를 배출하지 않는 친환경 기술로 주목받고 있지만 광전극의 광전환 효율을 높이는 데 한계가 있었다.

 

광전극은 태양광 에너지를 흡수해 전하 입자를 만드는 역할을 하는데, 저렴한 구리 기반 화합물 기반 광전극은 경제성이 높다는 장점이 있지만 낮은 박막 품질로 인해 광전류 값을 높이기 어려웠다.

 

연구팀은 산화물 입자의 생성 속도를 제어할 수 있는 용액 공정을 개발, 빈틈과 불순물을 줄여 고품질 구리 비스무트 산화물 박막을 합성하는 데 성공했다.

 

 


 

 

구리 비스무트 산화물 기반

[조인선 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]

기존 스프레이 코팅법 등 용액 공정으로 제작한 박막보다 광전환 효율이 4배 가까이 향상됐다.

 

광전류 값도 3.5mA/㎠로 기존 기술 대비 2배 이상 높다.

 

조인선 교수는 "광전환 효율을 더 높이고 대면적화하는 연구를 통해 이번 기술을 상용화할 계획"이라고 말했다.

 

이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노 에너지'(Nano Energy) 지난 4일 자에 실렸다.