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ION SENSOR FOR MEASURING ION CONCENTRATION OF A SOLUTION
(2012-03-01)
Yu Peichen
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Chen Bing-Mau
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Chang Chia-Hua
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Hsu Min-Hsiang
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Huang Chan-Hung
An ion sensor includes: a conductive base structure including a substrate and an electrode film formed on the substrate; a plurality of ion-sensitive nanorods protruding from the electrode film; and an encapsulant enclosing the conductive base structure, surrounding the ion-sensitive nanorods, and formed with a window for exposing the ion-sensitive nanorods. Each of the ion-sensitive nanorods has a conductive core and an ion-sensitive layer formed on and enclosing the conductive core. The ion-sensitive material exhibits an ion selectivity of absorbing an ion of interest thereon for inducing a surface potential corresponding to concentration of the ion of interest.
Ion sensor for measuring ion concentration of a solution
(2013-04-30)
Yu Peichen
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Chen Bing-Mau
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Chang Chia-Hua
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Hsu Min-Hsiang
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Huang Chan-Hung
An ion sensor includes: a conductive base structure including a substrate and an electrode film formed on the substrate; a plurality of ion-sensitive nanorods protruding from the electrode film; and an encapsulant enclosing the conductive base structure, surrounding the ion-sensitive nanorods, and formed with a window for exposing the ion-sensitive nanorods. Each of the ion-sensitive nanorods has a conductive core and an ion-sensitive layer formed on and enclosing the conductive core. The ion-sensitive material exhibits an ion selectivity of absorbing an ion of interest thereon for inducing a surface potential corresponding to concentration of the ion of interest.
Solar cell apparatus having the transparent conducting layer with the structure as a plurality of nano-level well-arranged arrays
(2012-03-29)
Tseng Ping-Chen
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Yu Peichen
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Kuo Hao-Chung
The invention discloses an apparatus for enhancing light absorption of solar cells and photodetectors by diffraction. The invention comprises the structure as the plurality of nano-level well-arranged arrays with a plurality of certain defect areas including the shapes of rod, tapered-cone, and cone, which diffracts incident light to oblique angles for light trapping. Surface reflection can also be reduced for either broadband or narrow band spectral absorption. The increased contact area between the transparent conducting layer and photoactive layer is beneficial for current extraction, which increases the internal quantum efficiency (IQE).
光電學門赴歐洲參訪光電科技發展計畫
(2013)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
奈米太陽能電池技術與材料
(2013)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
隨著第三代太陽能電池的發展趨勢，利用少量的材料來製作高效率太陽能電池已成為目前研究的主軸，在本計畫中，藉由發展奈米太陽能電池技術與材料，可為上述問題提供有效的解決方法，我們預計研究三項主要的奈米結構技術及材料，並應用這些技術的整合發展一些新穎的概念性元件，探討奈米結構介面的物理機制，對於奈米物理及太陽能電池研究將很有幫助。這三項主要方向為(a)發展晶矽奈米結構製程技術，奈米結構具有很強的光侷限的特性，藉由製作分析奈米洞、奈米柱陣列的矽基板，並搭配鈍化處理的研究，以製作矽基奈米太陽能電池；(b)研究透明導電性奈米材料，埋入薄膜電池輔助電流的收集，並利用奈米結構寬頻譜的收光特性，可提升元件的光學吸收能力； (c)發展有機與非有機混合式太陽能電池，利用有機材料低製程成本的優點結合高載子遷移率的矽奈米結構基板，作為未來新穎太陽能電池的研究。此外，我們亦將架設可分析奈米尺度下光電特性的(d)近場光電流量測系統(NOBIC)，該技術有助於提升台灣對奈米結構太陽能電池分析的水準。在本計畫的執行過程中，我們預期整合此三項關鍵技術的研究能力，發展新穎的奈米元件與課題：(1)薄矽奈米太陽能電池與表面鈍化、(2)量子點太陽光譜轉換電池、(3) 埋入式電極光伏元件、(4)鑲嵌式矽基與有機材料混合式電池及(5) 奈米銀太陽能電池。這些課題整合奈米結構的光學侷限能力、電荷收集能力、量子點光譜轉換的特性及表面電漿散射特性，可有效提升太陽能電池的轉換效率，再利用本計畫所將架設的變波長近場光電流量測系統，分析這些新穎奈米元件的光電特性，並搭配實驗室過去三年已建立的奈米光性與電性的模擬技巧來提升研究的深度與對材料及元件的瞭解。
奈米太陽能電池技術與材料
(2011)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
隨著第三代太陽能電池的發展趨勢，利用少量的材料來製作高效率太陽能電池已成為目前研究的主軸，在本計畫中，藉由發展奈米太陽能電池技術與材料，可為上述問題提供有效的解決方法，我們預計研究三項主要的奈米結構技術及材料，並應用這些技術的整合發展一些新穎的概念性元件，探討奈米結構介面的物理機制，對於奈米物理及太陽能電池研究將很有幫助。這三項主要方向為(a)發展晶矽奈米結構製程技術，奈米結構具有很強的光侷限的特性，藉由製作分析奈米洞、奈米柱陣列的矽基板，並搭配鈍化處理的研究，以製作矽基奈米太陽能電池；(b)研究透明導電性奈米材料，埋入薄膜電池輔助電流的收集，並利用奈米結構寬頻譜的收光特性，可提升元件的光學吸收能力； (c)發展有機與非有機混合式太陽能電池，利用有機材料低製程成本的優點結合高載子遷移率的矽奈米結構基板，作為未來新穎太陽能電池的研究。此外，我們亦將架設可分析奈米尺度下光電特性的(d)近場光電流量測系統(NOBIC)，該技術有助於提升台灣對奈米結構太陽能電池分析的水準。在本計畫的執行過程中，我們預期整合此三項關鍵技術的研究能力，發展新穎的奈米元件與課題：(1)薄矽奈米太陽能電池與表面鈍化、(2)量子點太陽光譜轉換電池、(3) 埋入式電極光伏元件、(4)鑲嵌式矽基與有機材料混合式電池及(5) 奈米銀太陽能電池。這些課題整合奈米結構的光學侷限能力、電荷收集能力、量子點光譜轉換的特性及表面電漿散射特性，可有效提升太陽能電池的轉換效率，再利用本計畫所將架設的變波長近場光電流量測系統，分析這些新穎奈米元件的光電特性，並搭配實驗室過去三年已建立的奈米光性與電性的模擬技巧來提升研究的深度與對材料及元件的瞭解。
奈米太陽能電池技術與材料
(2012)
余沛慈
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Yu Peichen
;
國立交通大學光電工程學系（所）
隨著第三代太陽能電池的發展趨勢，利用少量的材料來製作高效率太陽能電池已成為目前研究的主軸，在本計畫中，藉由發展奈米太陽能電池技術與材料，可為上述問題提供有效的解決方法，我們預計研究三項主要的奈米結構技術及材料，並應用這些技術的整合發展一些新穎的概念性元件，探討奈米結構介面的物理機制，對於奈米物理及太陽能電池研究將很有幫助。這三項主要方向為(a)發展晶矽奈米結構製程技術，奈米結構具有很強的光侷限的特性，藉由製作分析奈米洞、奈米柱陣列的矽基板，並搭配鈍化處理的研究，以製作矽基奈米太陽能電池；(b)研究透明導電性奈米材料，埋入薄膜電池輔助電流的收集，並利用奈米結構寬頻譜的收光特性，可提升元件的光學吸收能力； (c)發展有機與非有機混合式太陽能電池，利用有機材料低製程成本的優點結合高載子遷移率的矽奈米結構基板，作為未來新穎太陽能電池的研究。此外，我們亦將架設可分析奈米尺度下光電特性的(d)近場光電流量測系統(NOBIC)，該技術有助於提升台灣對奈米結構太陽能電池分析的水準。在本計畫的執行過程中，我們預期整合此三項關鍵技術的研究能力，發展新穎的奈米元件與課題：(1)薄矽奈米太陽能電池與表面鈍化、(2)量子點太陽光譜轉換電池、(3) 埋入式電極光伏元件、(4)鑲嵌式矽基與有機材料混合式電池及(5) 奈米銀太陽能電池。這些課題整合奈米結構的光學侷限能力、電荷收集能力、量子點光譜轉換的特性及表面電漿散射特性，可有效提升太陽能電池的轉換效率，再利用本計畫所將架設的變波長近場光電流量測系統，分析這些新穎奈米元件的光電特性，並搭配實驗室過去三年已建立的奈米光性與電性的模擬技巧來提升研究的深度與對材料及元件的瞭解。
成長於非極化氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫四：氮化鎵基光子晶體微腔型光源
(2008)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系(所)
本計畫旨在於應用光子晶體結構，以強化氮化鎵基的藍、紫外光發光二極體 (LED)、微共振腔(Microcavity)發光二極體及雷射(LD)的出光特性。在光子晶體設計方面，本實驗室具備三維的有限差分時域法(3D-FDTD)與平面波展開法(PWE)，可設計和優化多種具有高Q 值的微共腔結構。在製程技術方面，本實驗室製作二維氮化鎵光子晶體已有初步的成果，可完成光子晶體晶格常數約二至三百奈米，及蝕刻深度約在一百奈米。第一年的研究工作，除了持續改進氮化鎵光子晶體製程，將著重在光子晶體微共振腔的設計，並且整合光子晶體與藍紫外發光二極體的製程。利用光激發元件的特性量測，以改良光子晶體微共振腔的設計。第二年的研究重點將放在發展電激發元件之製程及其電性量測，控制電流侷限，配合材料的出光波長與偏振以設計光子晶體微共振腔，是此階段發展的關鍵。第三年本實驗室將致力於發展兩種前瞻性的光子晶體發光二極體元件，包括引進布拉格反射鏡作為第三維之光子侷限，及利用量子結構作為主動元件的發光區。在布拉格反射鏡方面，本實驗室已有相關的三維之微共振腔理論發表，然而磊晶與製程技術則有賴與其他子計畫主持人的合作發展。在量子結構方面，因電子與光子同時受元件結構所侷限，如設計得當，可大幅改進發光二極體出光特性。再者，此類元件亦有發展單光子光源的潛力，因此在低溫的光激發特性量測上亦是研究的重點之一。
成長於非極化氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫四：氮化鎵基光子晶體微腔型光源
(2009)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系(所)
本計畫旨在於應用光子晶體結構，以強化氮化鎵基的藍、紫外光發光二極體 (LED)、微共振腔(Microcavity)發光二極體及雷射(LD)的出光特性。在光子晶體設計方面，本實驗室具備三維的有限差分時域法(3D-FDTD)與平面波展開法(PWE)，可設計和優化多種具有高Q 值的微共腔結構。在製程技術方面，本實驗室製作二維氮化鎵光子晶體已有初步的成果，可完成光子晶體晶格常數約二至三百奈米，及蝕刻深度約在一百奈米。第一年的研究工作，除了持續改進氮化鎵光子晶體製程，將著重在光子晶體微共振腔的設計，並且整合光子晶體與藍紫外發光二極體的製程。利用光激發元件的特性量測，以改良光子晶體微共振腔的設計。第二年的研究重點將放在發展電激發元件之製程及其電性量測，控制電流侷限，配合材料的出光波長與偏振以設計光子晶體微共振腔，是此階段發展的關鍵。第三年本實驗室將致力於發展兩種前瞻性的光子晶體發光二極體元件，包括引進布拉格反射鏡作為第三維之光子侷限，及利用量子結構作為主動元件的發光區。在布拉格反射鏡方面，本實驗室已有相關的三維之微共振腔理論發表，然而磊晶與製程技術則有賴與其他子計畫主持人的合作發展。在量子結構方面，因電子與光子同時受元件結構所侷限，如設計得當，可大幅改進發光二極體出光特性。再者，此類元件亦有發展單光子光源的潛力，因此在低溫的光激發特性量測上亦是研究的重點之一。
成長於非極化氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫四：氮化鎵基光子晶體微腔型光源
(2007)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系(所)
本計畫旨在於應用光子晶體結構，以強化氮化鎵基的藍、紫外光發光二極體 (LED)、微共振腔(Microcavity)發光二極體及雷射(LD)的出光特性。在光子晶體設計方面，本實驗室具備三維的有限差分時域法(3D-FDTD)與平面波展開法(PWE)，可設計和優化多種具有高Q 值的微共腔結構。在製程技術方面，本實驗室製作二維氮化鎵光子晶體已有初步的成果，可完成光子晶體晶格常數約二至三百奈米，及蝕刻深度約在一百奈米。第一年的研究工作，除了持續改進氮化鎵光子晶體製程，將著重在光子晶體微共振腔的設計，並且整合光子晶體與藍紫外發光二極體的製程。利用光激發元件的特性量測，以改良光子晶體微共振腔的設計。第二年的研究重點將放在發展電激發元件之製程及其電性量測，控制電流侷限，配合材料的出光波長與偏振以設計光子晶體微共振腔，是此階段發展的關鍵。第三年本實驗室將致力於發展兩種前瞻性的光子晶體發光二極體元件，包括引進布拉格反射鏡作為第三維之光子侷限，及利用量子結構作為主動元件的發光區。在布拉格反射鏡方面，本實驗室已有相關的三維之微共振腔理論發表，然而磊晶與製程技術則有賴與其他子計畫主持人的合作發展。在量子結構方面，因電子與光子同時受元件結構所侷限，如設計得當，可大幅改進發光二極體出光特性。再者，此類元件亦有發展單光子光源的潛力，因此在低溫的光激發特性量測上亦是研究的重點之一。
新穎反向式微影技術應用於CMOS 32奈米節點及其以下之光學鄰近修正術(OPC)與可製造性設計(DFM)
(2010)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
新穎反向式微影技術應用於CMOS 32奈米節點及其以下之光學鄰近修正術(OPC)與可製造性設計(DFM)
(2009)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系(所)
水溶液製程之薄矽與砷化鎵基混合式太陽能電池
(2013)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
水溶液製程之薄矽與砷化鎵基混合式太陽能電池
(2014)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
水溶液製程之薄矽與砷化鎵基混合式太陽能電池
(2015)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
矽基與砷化鎵基的太陽能電池的轉換效率遠高於以其他材料為主的元件，製程技術也非常成熟，惟其發電成本過高，無法取代石油、煤氣為主的民生用電，然而隨著矽晶片和砷化鎵晶片減薄技術的純熟，可望大幅降低晶片型太陽能電池的成本，已成為產業的未來趨勢，然而這兩種元件的傳統製程方式，仍需要使用高耗能、高真空的設備，導致製程成本仍居高不下，因此在本計晝中，我們提出以水溶液製程為主的混合式太陽能電池，搭配薄矽或砷化鎵薄膜來大幅降低發電成本。利用寬能隙有機材料與矽或砷化鎵晶片間形成的異質接面，或石墨烯-矽形成的蕭特基接面，可以有效分離載子，理論效率可以達到20°%。而本實驗已發展出轉換效率10%的元件，其製程僅使用旋塗、熱蒸鍍金屬等低耗能步驟，於室溫、一大氣壓等自然條件下完成，因此極有潛力成為下一代低成本高效率太陽能電池的主流。我們的研究預計有三個主要方向，分別為（a)高效率矽基混合型太陽能電池、（b) 薄膜化砷化鎵混合型太陽能電池、（c)石墨烯蕭特基接面混合型太陽能電池。在這三種混合式太陽能電池的結構下，發展高效率低成本的製程，在（a)部分因矽基混合式太陽能電池目前已可達到10°%的轉換效率，實驗室將著重於發展全水溶液製程，包括旋塗之奈米線透明導電電極、背表面場以及表面鈍化技術，持續提高元件效率，期能達到15°% 以上的轉換效率。在(b)的部分，砷化鎵基混合式太陽能電池在實驗室仍屬於新穎課題。因為砷化鎵的能隙較矽高，會有較大的開路電壓，而最新砷化鎵太陽能電池的進展（最高效率28.8°%)又提出光學設計，開路電壓又與晶片息息相關，因此我們透過晶片減薄及利用表面光子晶體的製作可以調變出光角，此計晝與英國南安普敦大學合作，以驗證太陽能電池轉換效率的重要理論。在（c)的部分，石墨烯在目前研究已可大面積製造，用於顯示器等工業產品的透明導電電極，因此利用石墨烯與矽結合的蕭特基接面太陽能電池也極有潛力成為低成本的太陽能電池量產技術，然而要提高元件效率，石墨烯的摻雜與導電性的提升是重要的課題，我們將發展水溶液製程的摻雜技術與摻混導電奈米線等方式提高石墨烯-矽的混合式太陽能電池的元件效率。總而言之，藉由本實驗室在過去4年建立的太陽能電池關鍵製程與量測技術，此計晝所研發出的成果與專利技術可望提昇國際學術聲望與國家產業界的競爭力。此外本計晝所培育的太陽能電池專業人才將有助於國内太陽能產業的技術以及研發能力的增進。
高效率超薄半導體太陽能電池
(2015)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）
高效率超薄半導體太陽能電池
(2016)
余沛慈
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Yu Peichen
;
國立交通大學光電工程學系（所）
高效率超薄半導體太陽能電池
(2014)
余沛慈
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Yu Peichen
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國立交通大學光電工程學系（所）