The atmospheric $CO_2$ concentration in 2015 permanently move above 400 ppm. 400 ppm of $CO_2$ concentration has been considered as psychological threshold in order to keep the incensement of average temperature below $2 ^\circ C$ than industrialization. Therefore, the human race is facing the need to suppress the $CO_2$ concentration and develop a new clean energy. To address this issue, photocatalytic/photoelectrochemical using sunlight $H_2$ generation and $CO_2$ conversion can be a solution. For developing photocatalyst/photoelectrode, the toxicity, price, bandgap energy, and abundance of semiconductor material should be essentially considered. Silicon and copper oxide are one of the candidate, which can satisfy all factors mentioned above. In this dissertation, development of clean and abundant silicon and copper oxide based photocatalyst/photoelectrode for photocatalytic $H_2$ evolution and photoelectrochemical $CO_2$ conversion has been studied.
계속된 화석연료의 사용으로 2015년 전지구 이산화탄소 평균 농도가 400 ppm 을 돌파하였다. 대기중 이산화탄소 농도 400 ppm 은 지구온난화로 인한 기후변화의 임계점인 산업화 이전 대지 평균기온 2도 상승을 억제하려는 세계적 노력에서 심리적 마지노선을 의미해 왔다. 따라서, 이산화탄소 농도의 증가를 억제하고 화석연료를 대체할 청정 에너지의 개발이 필수적이다. 이러한 에너지/환경 문제의 해결책으로 태양광을 활용하는 광촉매/광전극을 활용한 수소연료의 생산과 이산화탄소 전환이 주목받고 있다. 광촉매/광전극의 개발을 위해서는 태양광을 흡수할 수 있는 반도체 물질이 필수적인데, 반도체 물질의 친환경성, 가격, 밴드갭의 크기, 매장량 등이 필수적으로 고려하여야 한다. 이러한 관점에서 실리콘과 산화구리는 좋은 후보군 중 하나가 될 수 있다. 본 학위 논문에서는 물분해를 통한 수소 생산 및 이산화 탄소 전환을 위한 실리콘, 산화구리 기반의 광촉매/광전극 개발에 대한 노력을 다루고자 한다.
