황화구리 화합물 기반 양자점 감응형 태양전지 제작 및 화학적 조성 변화에 따른 전기촉매 활성과 안정성 연구

Abstract

양자점 감응형 태양전지의 발전에 있어 많은 연구가 진행되어 왔지만, 상대전극으로 주로 쓰이는 황화구리의 전기촉매 특성에 대한 체계적인 분석은 거의 보고되지 않았다. 황화구리는 매우 다양한 화학적 조성으로 존재하고 있으며, 그 화학적 조성에 따라 물리적 특성이 금속에서 반도체로 점진적으로 변환된다는 사실이 잘 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 황화구리 화합물의 물리적 특성이 구리/황 조성비에 따라 변화하는 것을 기반으로 하여, 황화구리와 polysulfide 전해질 환원과의 특성 변화를 알아보고자 하였다. 본 연구에서는 간단하며 재현성이 좋은 화학적 용액 성장법 (Chemical bath deposition) 을 통해 구리/황 조성비를 조절하여 4 종류의 황화구리 화합물을 합성할 수 있었다. 그리고 합성한 황화구리 화합물들을 투명 전도막 (TCO) 기판에 증착시켜 양자점 감응형 태양전지의 상대전극으로 응용하여 황화구리의 전기촉매 활성에 관한 연구를 진행했다. 결과적으로, 구리가 적은 CuS, Cu1.12S 가 구리가 많은 Cu1.75S, Cu1.8S 보다 전기촉매 활성이 좋고, 장기 안정성에서도 우수한 특성을 보이는 것을 밝혀냈다.