p-형 Cu−Ti−O 나노튜브 배열 및 수소 발생을 위한 자기 바이어스 이종 접합 광전화학 다이오드에서의 사용

구리와 티타늄은 지각에서 상대적으로 풍부하다; 따라서 대규모 태양 에너지 변환 기술에 대한 사용은 상당한 관심을 끌고 있다. 우리는 불소 도핑 주석 산화물(FTO)로 코팅된 유리 위에 공동 증착된 구리 풍부(60%에서 74%) 티타늄 금속 필름의 산화 전해법(anodization)을 통해 수직 방향의 p-형 Cu-Ti-O 나노튜브 배열 필름을 제작하는 방법을 설명한다. 두께가 1μm인 Cu-Ti-O 나노튜브 배열 필름은 최대 11%의 외부 양자 효율을 보이며, 스펙트럼 광반응은 380에서 885nm 범위의 완전 가시광선 스펙트럼이 광전류 생성에 상당히 기여하고 있음을 나타낸다. p-형 Cu-Ti-O 나노튜브 배열 필름과 n-형 TiO2 나노튜브 배열 필름을 결합하여 물 분해 광전화학 pn 접합 다이오드를 제작하였다. 유리 기판이 서로 마주보게 배치되면, 빛은 UV를 흡수하는 n-TiO2 측에 들어가고, 가시광선은 p-Cu-Ti-O 측으로 통과한다. 광합성과 유사하게, 광촉매 반응은 오직 입사광만으로 전력을 공급받아 연료를 생성하며, 다이오드의 n-TiO2 측에서 산소가 발생하고 p-Cu-Ti-O 측에서 수소가 발생한다. 현재까지 글로벌 AM 1.5 조명 하에서 우리는 이러한 광부식 안정적인 다이오드가 약 0.25 mA/cm²의 광전류를 생성하며, 광변환 효율이 0.30%에 달하는 것을 확인하였다.