∘ 태양광을 이용해서 그린 수소를 생산할 때는 광전기화학적 물분해* 방
법이 주로 이용된다. 광전극이 태양광을 흡수해 광생성 캐리어를 생성
하고 이 광생성 캐리어가 물을 분해해서 그린 수소를 생산하는 방식인
데, 이때 광생성 캐리어가 손실되면 광전극의 효율이 떨어지게 된다.
* 광전기화학적 물분해: 친환경적인 그린 수소 생산방식으로, 전해질에 반도체 광전극을
담지하며, 광전극에 빛이 입사하면 광생성 캐리어(전자-정공 쌍)가 생성되어 정공은 산
소 발생 반응에, 전자는 수소 발생 반응에 이용되는 방식으로 수소를 생산하는 방식.
□ 연구팀은 광생성 캐리어의 손실을 억제하는 두 가지 핵심 기술을 적용
해 세계적 수준의 페로브스카이트 광전극을 개발하는데 성공했다.
∘ 첫 번째로 단분자 유기물*인 글리시딜트리메틸암모늄 클로라이드를 광
전극의 산화주석 위에 도포해 산화주석과 페로브스카이트 경계면 사이
의 결함을 제어한 결과, 광생성 캐리어가 전기에너지로 전환되지 못하
고 열에너지로 방출되는 현상을 감소시킬 수 있었다.
∘ 두 번째로 광전극의 니켈 포일 보호층에 합성된 니켈-철 이중층수산화
물 촉매를 철이 도핑된 황화니켈 촉매로 바꿔서 광전극과 전해질 사이
의 물분해 반응을 촉진할 수 있었다.
* 단분자 유기물: 중합을 통해 연결된 고분자 물질과 달리, 분자량이 낮은 유기물
분자를 일컫는 말로, 이 연구에 사용된 물질은 단분자 유기물이나 열처리를 통해
가교결합으로 단단히 결합되는 특성을 보인다.
∘ 연구팀은 광전극 내부에서 결함을 제어하고 외부에서 물분해 반응을
촉진함으로써 내‧외부 광생성 캐리어의 손실을 효과적으로 억제했다.
그 결과 세계적 수준인 12.8%의 광전극 효율을 달성했을 뿐만 아니라
12시간 사용 후에도 10.2%만 효율이 감소하는 높은 안정성을 얻었다.
□ 지스트 이상한 교수는 “이번 연구성과는 기존 방식을 벗어나 ‘손실
제어’ 기술로 세계적 수준의 효율과 안정성을 갖춘 페로브스카이트 광