白光 LED 基本上有兩種型式：一種是多晶片型，一種是單晶片型。前者是將紅綠藍三 種 LED 封裝在一起，使其同時發光而產生白光，後者是把藍光或紫光、紫外光的 LED 作 為光源，並配合使用螢光粉發出白光。現在，市場上的白光 LED 大多數是藍光 LED 配合 YAG 螢光粉。伴隨著白光 LED 應用的擴大，高效率的追求一直都是被市場與業者所期待
的。但是另一方面，演色也將會是一個重要的性能指標，從照明的用途來說，為了達到更 高效率，如何實現與自然光接近的顏色就顯得非常重要了。
目前的LED，不管是藍光、綠光或紫外光領域，已逐漸使用GaN作為基板材料。到今 天為止，全球生產GaN LED的業者數量已接近 10 家 [61]，因此在市場上也展開激烈的競 爭。儘管今日LED的發光效率已提升，但技術上即將面臨更困難的門檻，所以現在不管是 學術界，還是企業界都積極在進行技術和研究開發。以目前GaN LED整體的研發是朝向大 電流化、短波長化、以及高效率化等發展方向。
近年來，業者對於讓 LED 能夠支援更大電流的研發技術相當積極。雖然使用的電流愈 大，所獲得的亮度就愈高，但所投入的電力大部份無法轉換成光而形成熱量，因此 LED 就 會出現過熱的現象，進而影響到 LED 的演色結果。以目前來說，LED 大多是封裝在熱傳 導率大、熱容量大的有價金屬或陶瓷材料上，以有效釋放所產生的熱量。
多元化應用市場潛力下，目前業界對於短波長 LED 的研發技術正在積極進行，以實現類似 白光 LED 的光亮度要求。日亞化學是利用與白光 LED 相同的 GaN 系材料，來製作半 導體雷射，開發出白光光源。因為人眼對於波長的接受度約為 380 nm，所以波長如果 比 380 nm 更短時，是無法生產出可視域內的 LED。目前大多都採用以下的解決方法 1. 改變發光層結構：不在 LED 的晶片上採用 GaInN 結構，而改採能帶間隙更大的 AlGaN
或 AlGaInN 結構。
2. 避免光吸收損失：若在 LED 的晶片中存有 GaN 或 GaInM 層的結構，會因為自身吸收光 而無法散發出光譜，所以利用 AlGaN 層為基礎，或利用 GaN 作為重要的 n 型底層，
將會有較好的發光效果。
3. 降低晶格缺陷度：短波長 LED 中的晶格缺陷密度會降低發光效率。
以目前來說，GaN白光LED的效率已經可以超過白熱電燈泡和鹵素燈 (15∼25 lm/W)，
但為了能達到與日光燈相同的光源特性 (50∼80 lm/W以上)，充分利用LED的效率，並且實 現短波長化的技術，利用激發光的高能量化，提升螢光粉的發光效率 [62]。
當 GaN 長晶時，因為使用在基板上的藍寶石基板和 GaN 單結晶之間的晶格常數差、
熱膨脹係數差，使得長晶方向出現了高密度的遷移缺陷，而嚴重影響 LED 的發光效率。為 了降低這種晶格轉位密度的方法，可以使用 patterning 加工的基板，不讓轉位貫通到長成
方向，但是實際量產的話，要在長晶面得到均一的品質才是關鍵。結晶生成對於 LED 元件 製造來說，是相當關鍵的技術，同時也是高效率化研發的關鍵。無論怎麼好的結構層設計，
如果不能實現好的長晶，一切都是白費功夫。
利用Flip-Chip封裝的LED元件，因為是將結晶層置於下方，利用bump金屬材料封裝在 基板上，所以能夠有效率的把結晶層內的熱量排除，達到高發光效率。用來作為照明用的 大電流、大型元件，是非常好的封裝設計 [63]。
GaN LED 的結構，在 n-GaN 層／藍寶石基板介面上，最有代表性的研究是透過介面 加工，製造出光學的凹凸，並且在所形成凹凸的藍寶石基板上生成結晶。另外，正在開發 的 lift-off 技術：當藍寶石基板上進行長晶後，除去藍寶石基板以及物件介面的技術。但因 為此技術之 n-GaN 層／mold 樹脂間介面的臨界角會比較小，使得光輸出效率非常差，為 了克服此一缺點，必須在 n-GaN 表面增加光學的設計，有可能會使輸出效率提高，也會有 flip chip 的優點。在 p-GaN 層表面技術方面，目前雖然有相當多研究投入開發 Photonic 結 晶技術將 p-GaN 層進行蝕刻製程，在最表面形成 photonic 結晶，能夠大幅提升發光效率，
但這需要非常高的微細製程技術，而且此項加工技術，會對 p-GaN 層破壞，所以目前還是 停留在研發的階段。
利用增加電流也可以達到高亮度，但是耗電量也隨之增加，並且也會損及 LED 的使用 壽命，應可以透過減少元件的熱負荷及在封裝基板上使用熱傳導性良好的材料，來進一步 提高發光效率。
近幾年，如：日亞化學、Cree 與各國 LED 大廠專利相互授權使用，以競合方式取代 以往的壟斷封鎖，各國 LED 的量產能力大幅提昇，兼有 UV 白光 LED 問世，其發光效率 潛力更佳。我國目前具 LED 技術優勢，同時對於其他寬能隙材料，如 ZnO, GaN Quantum Dot, GaN Nanowired LED 等前瞻技術可委託學術單位進行未來之研究。一旦 LED 突破照明光 源的門檻，達到發光效率 100 lm/W 及穩定的量產等基本條件，LED 將進入下一世代的照 明市場，而提供更佳照明節能效益。
九、[結論]
前述的各類前瞻綠色能源技術各有優劣點，都有很大的成長空間，但要完全替代傳統 化石燃料，還有一段很長的路要走。能源的問題其實已超越油價的範疇，成為整個生物圈 的生存課題，而人類能彌補的，就是必須找到對環境影響最低且安全的能源，並盡力節約 使用。台灣雖非「京都議定書」的締約國，但面對全球溫室氣體減量壓力，我們必須積極 與各國協調，參與各項國際溫室氣體減量交易機制，達到溫室氣體減量之目標。國內資源 有限，能源前瞻技術規劃之重點在於開發基礎材料與元件之建立，並整合為產品開發，因 此需先選擇出合適我國之前瞻能源科技，及早投入，突破關鍵技術，即時進行專利佈局。
目前這些前瞻技術皆尚未成熟，一但得以應用於產業鏈上，對於現有產業來說是一大新契 機，政府在前瞻能源研發上亦投入大量資金，支持並鼓勵其發展，期望為能源供需體系盡 心力。
[誌謝]
本文在國科會專題研究計畫(NSC 96-3114-P-105-005-Y, NSC 97-3114-P-007-001-Y)之 支持下得以完成，本文呈現之各種技術說明圖與示意圖，承蒙洪佳華小姐協助繪製，特此 致謝。
[參考文獻]
[1] National Energy Technology Laboratory. (2007). Carbon sequestration technology roadmap and program plan 2007. Retrieved March 22 2008, from http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/refshelf/project%20portfolio/2007/2007R oadmap.pdf
[2] Intergovernmental Panel on Climate Change (2005). IPCC Special report on carbon dioxide capture and storage, Technical Summary. Retrieved February 09, 2008, from http://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_technicalsummary.pdf
[3] Yang, H., Xu, Z., Fan, M., Gupta R., Slimane, R. B., Bland A. E., and Wright, I. (2008).
Progress in carbon dioxide separation and capture: A review. Journal of Environmental Sciences, 20, 14.
[4] 談駿嵩、黃宗煌、洪哲文、黃大仁、凌永健、馬振基等 (2008)。協助產業因應溫室氣 體二氧化碳之減量及利用 (行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 期中進度報 告，NSC 96－3114－P－007－001－Y)。國立清華大學，新竹市。
[5] O’Regan, B. and Grätzel, M. (1991). A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature, 353, 737.
[6] Günes, S. and Sariciftci, N. S. (2008). Hybrid solar cells. Inorganica Chimica Acta, 361, 581.
[7] O’Regan, B., Lenzmann, F., Muis, R., and Wienke, J. (2002). A solid-state dye-sensitized solar cell fabricated with pressure-treated P25-TiO2 and CuSCN: Analysis of pore filling and IV characteristics. Chem. Mater., 14, 5023.
[8] Krüger, J., Plass, R., Cevey, L., Piccirelli, M., Grätzel, M., and Bach, U. (2002). High efficiency solid-state photovoltaic device due to inhibition of interface charge recombination. Appl. Phys. Lett., 79, 2085.
[9] Schmidt-Mende, L. and Grätzel, M. (2006). TiO2 pore-filling and its effect on the efficiency of solid-state dye-sensitized solar cells. Thin Solid Films, 500, 296.
[10] Wang, P., Zakeeruddin, S. M., Moser, J.-E., Humphry-Baker, R., and Grätzel, M. (2004). A Solvent-Free, SeCN-/(SeCN)3- Based ionic liquid electrolyte for high-efficiency dye-sensitized nanocrystalline solar cells. J. Am. Chem. Soc., 126, 7164.
[11] Haque, S., Palomores, E., Upadhyaya, H. M., Otley, L., Otter, R. J., Holmes, A. B., and Durrant, J. R. (2003). Flexible dye sensitised nanocrystalline semiconductor solar cells.
Chem. Commun., 24, 3008.
[12] Nanu, M., Schoonmann, J., and Goossens, A. (2005). Solar-energy conversion in TiO2/CuInS2 nanocomposites. Adv. Funct. Mater., 15, 95.
[13] Huynh, W., Peng, X., and Alivisator, A. P. (1999). CdSe Nanocrystal rods/poly(3-hexylthiophene) composite photovoltaic devices. Adv. Mater., 11, 923.
[14] Olson, D., Piris, J., Tcollins, R., Shaheen, S. E., and Ginley, D. S. (2006). Hybrid photovoltaic devices of polymer and ZnO nanofiber composites.Thin Solid Films, 496, 26.
[15] 聯合新聞網 (2008)。生質燃料 歐盟坦承奪糧毀地。聯合新聞網。 上網日期：2008 年 1 月 15 日，取自：http://udn.com/NEWS/main.html
[16] 自由時報 (2008)。能源作物 向日葵計畫夭折。自由時報。上網日：2008 年 1 月 6 日，
取自：http://www.libertytimes.com.tw/
[17] Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. (n.d.). The C-Catrel process for making refuse derived fuel. Retrieved March 18, 2008, from www.p2pays.org/ref/26/japan/
Waste-027.html
[18] 楊子忠 (2004)。渦旋式流體化床燃燒爐中 RDF 與煤碳混燒之研究。未出版之碩士論 文，中原大學化學工程學系，桃園縣中壢市。
[19] 經濟部能源局 (2007)。2007年能源科技研究發展白皮書 (第四次修定版)。 台北市：
經濟部能源局。
[20] 洪嘉謨、郭猛德 (2001)。畜牧要覽-養猪篇 (增修版)。台中市：中國畜牧學會。
[21] Waste Management in Toronto. (2008). Revolutionary new methods for smarter waste management. Retrieved April 06, 2008, from http://www.freewebs.com/torontowaste/
newwastemanagementmethods.htm
[22] 「能源報導」，經濟部能源局，2008 年 3 月。
[23] Nilay Patel (2007). Maglev wind turbines 1000x more efficient than normal windmills.
Retrieved November 26, 2007, from http://www.inhabitat.com/2007/11/26/
super-powered-magnetic-wind-turbine-maglev/
[24] Michael Tinkham (1996). Introduction to Superconductivity, McGraw-Hill. New York.
[25] Michael Tinkham (1996). Introduction to Superconductivity, McGraw-Hill. New York.
[26] 甘錫安譯，葛蘭特、史塔、奧佛拜著 (2006)。氫能源電力網。科學人雜誌，54，83-89。
[27] IEA-OES (2006). “Ocean Energy- Opportunity, Present Status and Challenges.”
[28] IEA-OES (2006). “Review and analysis of ocean energy systems development and supporting policies.”
[29] Wikipedia-Tidal Power, http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_power
[30] Construction of Shihwa Lake tidal power plant begins next month, http://english.donga.com/srv/service.php3?bicode=020000&biid=2004100167138
[31] China endorses 300 MW ocean energy project, http://www.renewableenergyaccess.com/
rea/news/story?id=17685
[32] 行政院科技顧問組 (2007)。子題 C3-前瞻能源科技-海洋能源科技，2007 年行政院產 業科技策略會議
[33] Wikipedia-wave power, http://en.wikipedia.org/wiki/Wave_power
[34] Wave energy contract goes abroad, http://news.bbc.co.uk/1/hi/scotland/4563077.stm [35] 網站：http://ge.tcivs.tc.edu.tw/saveenergy/regenerate.html
[36] 涂泊樺，顏志偉 (2007)。淺談我國海洋能源之開發前景，物理雙月刊 [37] 鹽差能：http://baike.baidu.com/view/335706.htm
[38] Conte, M., Iacobazzi, A., Ronchetti, M., and Vellone, R. (2001). Hydrogen economy for a sustainable development:state-of-the-art and technological perspectives. Journal of Power Sources, 100, 171-187.
[39] Barreto, L., Makihira, A., and Riahi, K. (2003). The hydrogen economy in the 21st century:
a sustainable development scenario. International Journal of Hydrogen Energy, 28, 267-284.
[40] Jonse, P. R. (2007). Current status and novel approaches for improving fermentative biomass-drived H2-production through gentic engineering of microbical metabolism. The 2007 Asian Bio-Hydrogen Symposium/ Asia Bio-Hylinks Meeting, Daejeon, Korea.
[41] Ni, M., Leung, M. K.H., Leung, D.Y.C., and Sumathy, K. (2007). A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO2 for hydrogen production.
Renewable and Sustainable Energy Reviews. 401-425.
[42] 胡子龍 (2006)。儲氫材料，曉園出版社，台北市。
[43] 毛宗強 (2008)。氫能-21 世紀的綠色能源，新文京開發出版社，台北縣。
[44] Worldwide Hydrogen Fueling Stations (2008). Fuelcells 2000, from:
http://www.fuelcells.org/info/charts/h2fuelingstations.pdf
[45] HiPER project (2008). European High Power laser Energy Research facility. from:
http://www.hiper-laser.org/index.asp
[46] Kodama, R., Norreys, P. A., Mima, K., Dangor, A. E., Evans, R. G, Fujita, H., Kitagawa, Y., Krushelnick, K., Miyakoshi, T., Miyanaga, N., Norimatsu, T., Rose, S. J., Shozaki, T., Shigemori, K., Sunahara, A., Tampo, M., Tanaka, K. A., Toyama, Y., Yamanaka, T., and Zepf, M. (2001). Fast heating of ultrahigh-density plasma as a step towards laser fusion ignition. Nature, 23, 798-802.
[47] Asahi, R., Morikawa, T., Ohwaki, T., Aoki, K., and Taga, Y. (2001). Visible-Light Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium Oxides. Science, 293, 269-271.
[48] Chen, X. and Mao, S. S. (2007). Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications. Chem. Rev., 107, 2891-2959.
[49] Ni, M., Leung, M. K. H., Leung, D. Y. C., and Sumathy, K. (2007). A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO2 for hydrogen production.
Renewable & Sustainable Energy Rev., 11, 401-425.
[50] Kitano, M., Matsuoka, M., Ueshima, M., and Anpo, M. (2007). Recent developments in Titanium-Oxide based photocatalysts. Appl. Catal. A, 325, 1-14.
[51] Department of Energy (2008). from: http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/
storage/tech_status.html.
[52] Dyson, P. J. and McIndoe, J. S. (2005). Hydrogen sponge? A heteronuclear cluster that absorbs large quantities of hydrogen. Angew. Chem. Int. Ed., 44, 5772.
[53] Brayshaw, S. K., Green, J. C., Hazari, N. McIndoe, J. S. Marken, F., Raithby, P. R., and Weller, A. S. (2006). Storing and releasing hydrogen with a redox switch. Angew. Chem. Int.
Ed., 45, 1.
[54] Ma, M., Wang, D. H., Hu, X. H., Jin X. B., and Chen, G. Z. (2006). More affordable electrolytic LaNi5-type hydrogen storage powders. Chem. Eur. J., 12, 5075.
[55] Sun, Y. G., Tao, Z. L., Chen, J., Herricks T., and Xia, Y. N. (2004). Ag nanowires coated with Ag/Pd alloy sheaths and their use as substrates for reversible absorption and desorption of hydrogen. J. Am. Chem. Soc., 126, 5940.
[56] Murakami, Y., Kanezaki, T., Mine, Y., and Matsuoka1, S. (2008). Hydrogen embrittlement mechanism in fatigue of austenitic stainless steels. Metallurgical and Materials Transactions A, 39, 1327-1339.
[57] Baughman, R. H., Zakhidov, A. A., and de Heer, W. A. (2002). Carbon nanotubes--the route toward applications. Science, 297, 787-792.
[58] Kim, C., Choi, Y. S., Lee, S. M., Park, J. T., Kim, B., and Lee, Y. H. (2002).The effect of gas adsorption on the field emission mechanism of carbon nanotubes. J. Am. Chem. Soc., 124, 9906.
[59] Miyata, S. (2008). Research & Development of Polymer Electrolyte Fuel Cells in Japan.
New Energy and Industrial Technology Department Organization (NEDO). 國家實驗研究 院演講投影片，五月，台北市。
[60] European Lamp Companies Federation (2005). Retrieved February 25, 2008, from
http://www.elcfed.org/
[61] NICHIA. Retrieved Mar 17, 2008, from http://www.nichia.com/about_nichia/index.html [62] NICHIA. Light Emitting Diodes (LEDS). Retrieved Mar 17, 2008, from
http://www.nichia.com/product/led_top.html
[63] CREE. Retrieved Mar 26, 2008, from http://www.cree.com/index.asp