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微電網技術規範及產業發展研究計畫
(2009)
紀國鐘
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CHI GOU-CHUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
微電網技術規範及產業發展研究計畫( I )
(2011)
紀國鐘
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CHI GOU-CHUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
當今傳統電力系統面臨諸多挑戰，例如，現行離線方式之應變計畫存在發生連鎖停電的風險、再生能源與新能源發電的不穩定、開發中國家人口成長速度遠高於電網的建置速度……等。世界各國的電源供應系統遂逐漸由集中式朝向分散式發展，分散式電源的優勢在於容易尋覓設置地點、設備投資靈活度高、易對應峰載之時空間、可作為孤島運轉或緊急發電電源、較高的綜合能源利用效率、較低的故障率、管理容易、可利用低碳能源、減少輸變電與配電線路設備的投資。台灣目前多投入分散式發點或儲能設備的研究，關於微電網的研究則尚處起步階段。目前國際間微電網技術雖日益完善，卻尚未制定相關標準規範，多數國家仍沿用過去的電力和資通訊系統標準。有鑑於創新與發展標準對國內電力電子與分散式電力設備產業的重要性，本計畫擬結合國內分散式電力設備產業、運用核能研究所已建置之分散式電源電力系統平台與100 年將完成之百瓩級微型電網、研究微電網技術規範，進行微電網技術標準試驗及測試展示規劃，並開發出之「台灣之微電網微電網整合系統規劃」協助國內企業跨入微電網產業。最後將針對國內發展微電網之經濟與產業效益進行評估，研擬台灣微電網產業的發展藍圖。本計畫所開發出之「台灣之微電網微電網整合系統規劃」將可協助國內企業跨入微電網系統產業。本計畫推動將可協主國內分散式電力設備產業若可及早掌握或參與制定微電網技術規範，研發符合國際間微電網隨插即用(plug and play)、對等(Peer to Peer)控制、資通訊……等規範之分散式電力設備，將可長保持產業競爭力，持續掌握並開拓國際間微電網技術導入後擴大之分散式電力設備市場。
微電網技術規範及產業發展研究計畫( II )
(2012)
紀國鐘
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CHI GOU-CHUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
略
石墨烯及氧化鋅/氮化鎵材料之成長及其元件應用
(2011)
紀國鐘
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CHI GOU-CHUNG
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國立交通大學光電工程學系（所）
在本研究計畫中，本實驗室將進行氧化鋅(ZnO)/氮化鎵(GaN)異質結構與石墨烯 (Graphene)材料之成長特性以及其應用元件之材料物理特性研究。最近幾年，氧化鋅材料吸引了非常多國內外的研究團隊投入研究。因為氧化鋅具有很高的熱穩定性和化學穩定性，它和氮化鎵一樣是屬於直接能隙半導體，在常溫下能帶寬度約3.37eV，而且氧化鋅的自由激子的束縛能為60meV，比氮化鎵的25meV還要來的大，因此在室溫下氧化鋅中的激子對依然可以存在，因此理論上將氧化鋅做為發光二極體材料其發光效率會比氮化鎵還要來的好。對於將氧化鋅應用於發光二極體材料，在目前而言，有一個共通的問題。即為摻雜為p型的氧化鋅材料一直沒有辦法穩定的形成。目前各研究團隊也對於p型的氧化鋅之成長機制解釋也是眾說紛紜。因此，將氧化鋅材料成長在不同材料之p型半導體上以研究氧化鋅材料發光二極體發光機制及其物理特性的第一課題。在成長方面我們將利用化學氣相成長(CVD)法，在改變不同成長條件下，例如成長溫度以及氣體流量，以不同方向性之氮化鎵基板成長氧化鋅奈米線以及薄膜，並且研究成長條件與極化與非極化基板對於氧化鋅材料的成長機制，缺陷成因及物理性質做深入探討。由於半導體之摻雜與材料缺陷特性息息相關，故我們也將利用在不同方向性基板上以不同成長條件之氧化鋅材料作進一步摻雜的研究，以了解氧化鋅材料摻雜的物理特性。材料應用方面將分成兩大部分，第一將利用氧化鋅/氮化鎵異質結構為主體結構，以研究氧化鋅材料發光二極體的發光特性。其中包含了研究極化與非極化之氧化鋅/氮化鎵異質結構發光二極體，氧化鋅同質結構發光二極體。另一方面將應用氧化鋅的表面化學吸附特性，進一步的研究以氧化鋅作為改質閘極之氮化鎵高速電晶體的感應器元件特性，例如一氧化碳偵測器。石墨烯也是最近引起廣泛研究之半導體材料。利用化學氣相成長法可以改變成長之環境，例如成長壓力，氣體流量，以及成長溫度等，以進一步的研究其成長機制以及摻雜特性。利用超高真空高能電子繞射可以更進一步的了解成長條件對於缺陷的影響。目的在於成長出低缺陷的薄膜。在應用元件方面，石墨烯是單層碳原子結構的二維空間排列且其電子遷移率當其載子濃度為1012cm-2時高達106 cm2/V．S。且其透明度高達97.98%。，故石墨烯成為最具潛力的太陽能光電池之透明電極材料之一。另一方面，石墨烯材料之導熱性極佳。其導熱係數高達5300 W/m‧K，比奈米碳管以及金剛石更佳，且其會隨著溫度升高而下降。故石墨烯材料也是新一代的光電元件散熱材料。故本計畫將把石墨烯應用於太陽能電池上，當作透明導電薄膜以及散熱層，希望可以改善太陽能電池之外部效率。另一方面，石墨烯表面因為是碳的sp2的鍵結，我們可以合成不同的短鏈ＤＮＡ(aptamer)在其表面上做改質的實驗，藉由其高速電子遷移率，若有吸附到欲感應物會造成其電性的改變。我們希望可以藉由此特性發展出極高靈敏度以及高專一性之生物感應器。