지속가능한 에너지 개발에 대한 요구가 증가함에 따라, 환경 오염과 기후 변화가 악화되는 가운데 이는 중대한 쟁점이 되었다. 다양한 기술 중에서도 광전기화학(photoelectrochemical, PEC) 기술은 지속가능한 에너지 생산을 발전시키기 위한 필수적인 접근 중 하나로 인식되어 왔다. PEC 시스템에서 사용되는 반도체 재료 가운데, 황화카드뮴(cadmium sulfide, CdS)과 셀렌화카드뮴(cadmium selenide, CdSe)은 유리한 특성으로 인해 유망한 후보로서 널리 연구되어 왔다. 밴드갭(bandgap)이 2.4 eV이고 높은 광활성을 갖는 CdS와, 더 좁은 밴드갭인 1.9 eV와 우수한 광 흡수 특성을 갖는 CdSe는 상호 보완적인 장점을 제공한다. 본 연구에서는 각각 수열합성(hydrothermal) 및 화학욕 증착(chemical bath deposition) 방법을 통해 CdS 및 CdSe 재료를 합성하여, CdS/CdSe 이종접합(heterojunction) 광양극(photoanode) 시스템을 제작하였다. 이종접합 CdS/CdSe 광양극은 type-II 구조를 형성하였으며, 이는 효율적인 전하 분리와 전달을 촉진하였다. 또한 CdS/CdSe 광양극은 CdSe 하부의 CdS 입자가 전자 전달 층으로서의 역할을 수행하고 복합 재료의 다공성 구조에 기인하여, 매우 낮은 전하 전달 저항을 보이면서도 높은 광 흡수 특성을 나타냈다. 그 결과 CdS/CdSe 광양극은 개별 시편과 비교하여 높은 광전류 밀도(4.51 mA·cm-2)를 달성하였고, 이는 오직 CdSe 광양극만 사용한 경우에 비해 PEC 성능이 78% 향상되었음을 의미한다.

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