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「化合物半導體晶體技術及應用」與「快速充電鋰電池技術」專題以及「太陽光電技術」特別報導

工業材料雜誌 465 期

出版日期: 2025/9/5

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當期雜誌簡介

寬能隙新勢力：從粉體到封裝的全鏈進化

全球高科技產業快速發展，半導體材料正面臨性能瓶頸與應用需求的雙重挑戰。第三代寬能隙化合物半導體材料，如碳化矽、氮化鎵、氮化鋁及氧化鎵，因具備高熱導率、高擊穿場強、高電子遷移率及耐高溫等優異特性，已成為新能源車、5G/6G通訊、工業電源及再生能源等關鍵領域的重要支撐技術。在眾多材料中，碳化矽市場需求持續攀升，高純度、低缺陷且物性穩定的粉體開發已成為全球研究焦點。而化合物半導體晶體生長技術無論是體積生長或薄膜磊晶，各種方法皆需精確控制化學計量、溫度場與冷卻速率，以提升晶體完整性與抑制缺陷形成。隨著材料性能的提升，涵蓋成分分析、結構分析、缺陷檢測及可靠性驗證等的檢測技術，其重要性亦日益凸顯，全球特別針對寬能隙半導體材料持續開發更高靈敏度的檢測方案，以支撐大尺寸、低缺陷晶體的量產需求。另外，化合物半導體元件的效能不僅取決於材料本身，還受封裝技術的影響，若熱管理不足將造成效能衰退甚至失效。液態封裝材料因其良好的流動性與熱傳導性，在化合物半導體功率模組中展現出優勢，有助於提升系統可靠性，滿足各式應用對高效散熱的需求。而在基板技術方面，絕緣金屬基板(IMS)兼具高導熱、絕緣性能以及成本上的競爭力，在化合物半導體功率模組中為國內外產業提供具競爭力的材料解決方案。本期「化合物半導體晶體技術及應用」技術專題，探討高純度原料製備、晶體生長、高解析檢測、高可靠封裝、高效導熱基板的完整產業鏈。隨著市場對高頻、高功率、高溫元件需求的擴大，化合物半導體產業的技術深度與廣度將持續拓展，並在新能源、通訊、工業控制及國防航太等領域展現更強的影響力。

天下電池，唯快不破！

動力鋰電池及其材料的整體技術發展路徑，將持續朝向「高能量密度、快速充電、長循環壽命與高安全性」等多重目標邁進。其中，「里程焦慮」與「充電焦慮」是長期以來影響消費者購買電動車意願的兩大關鍵因素。快速充電技術的持續突破，能顯著縮短電動車與行動裝置的充電時間，進一步提升用戶體驗與市場接受度，為電動車的大規模普及奠定基礎。在物流車隊、共享運輸系統、無人機(UAV)、自動導引車(AGV)以及電池交換式電動機車等多樣化應用場景中，快充技術具有降低充電等待時間、提升設備可用率與車隊運作效率等優勢，同時有助於降低整體營運成本。換言之，快充不僅可提升終端用戶的便利性，也為商業營運單位帶來更高的經濟效益，加速電動化交通工具的市場滲透與規模化發展。目前，全球電池產業正處於快速充電技術「材料創新」與「基礎設施建設」雙軌推進的關鍵階段，從負極與電解液的材料開發，到高功率充電樁、熱管理與系統整合的升級，皆為產業轉型的重點。未來，快充技術不僅將影響電動車的市場演進與消費者行為，也將重新塑造能源分配與電網調度的整體架構。在開發快充電池時，負極之電極結構設計及材料必須同時具備高傳輸效率與良好安全容忍性。傳統石墨負極透過顆粒微細化、表面被覆導電層以及摻混非晶質碳材料，可改善其高倍率充電性能，使電池可在30分鐘內完成高比例的充電。然而為實現在10分鐘內完成高比例充電的「超快充」，需導入具備更高鋰嵌入電位與快速動力學特性的替代材料，具代表性的快充負極材料包括全非晶質碳、鋰鈦氧化物(LTO)、鈦鈮氧化物(TNO)、鋰釩氧化物(LVO)等新興負極材料。本期「快速充電鋰電池技術」專題將聚焦介紹快充鋰電池之材料技術突破、電池設計挑戰與市場發展趨勢，探討其對未來電動車與儲能應用的關鍵影響。

陽光將穿透陰霾照耀大地―太陽光電高效電池與系統技術推進

全球氣候變遷，再生能源需求日益迫切，太陽光電扮演著潔淨永續能源的關鍵角色。截至2024年底，全球太陽光電累計設置量已逾2.2 TW，臺灣亦積極推動太陽光電設置。以產業面觀察，儘管面臨價格競爭、產能過剩與供應鏈調整等嚴峻挑戰，市場需求仍持續成長。在技術面，太陽能面對能源轉型創新與韌性，研發持續朝高效率、低成本、多元應用方向發展，預期未來將更普及並加速帶動能源轉型。本期「太陽光電技術」特別報導將探討太陽光電最新技術趨勢，議題涵蓋穿隧氧化層鈍化接觸(TOPCon)電池效率提升、鈣鈦礦材料製備、離岸浮動式光電系統的部署與環境適應性，以及光電系統遮陰效應。內容全面展現了太陽能技術在面對全球能源轉型挑戰時的創新與韌性，期待這些資訊及研究為讀者帶來最新的技術洞見，也為未來太陽光電的發展描繪出清晰的藍圖。

主題專欄與其他

能源/儲能專欄〈工研院材化所氫能應用技術發展現況〉，介紹工研院材料與化工研究所建立涵蓋燃料電池、低成本電解製氫、低能耗氫氣純化等完整技術鏈之技術發展，以及推動在地化產業鏈發展之重要應用成果。專文篇篇精彩，歡迎賞閱！

凡對以上內容有興趣的讀者，歡迎參閱2025年8月號《工業材料》雜誌464期或參見材料世界網，並歡迎長期訂閱 或 加入材料世界網會員，以獲得最快、最即時的資訊！

展開/收回

雜誌目錄

▓ 化合物半導體晶體技術及應用

35 寬能隙新勢力：從粉體到封裝的全鏈進化

36 碳化矽粉體試量產技術

45 化合物半導體材料晶體生長技術(上)

56 化合物半導體材料檢測技術

64 化合物半導體功率模組封裝材料技術

73 IMS基板於化合物半導體模組之發展與應用

▓ 快速充電鋰電池技術

80 天下電池，唯快不破！

81 鈮酸鈦TNO快速充電鋰電池及材料

94 高純度五氧化二釩之回收及其於高性能Li₃VO₄鋰電池負極材料中的應用

103 「三高一快」的高能量快速充電鋰電池技術

114 2025年快速充電鋰電池產品、市場、廠商與技術發展現況

▓ 太陽光電技術特別報導

123 陽光將穿透陰霾照耀大地–太陽光電高效電池與系統技術推進

124 TOPCon太陽電池之寄生吸收概述

133 預合成鈣鈦礦微晶之技術發展

143 離岸浮動式光電系統之海域海象數值模擬與應用研究

155 淺談遮陰效應對太陽光電系統之影響

▓ 主題專欄

165 工研院材化所氫能應用技術發展現況

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