CN114600286B - 燃料电池单元、燃料电池单元制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种燃料电池单元，为高发电输出，在确保燃料电池单元的机械强度的同时增大有助于发电的有效发电区域的面积。本发明的燃料电池单元在支撑基板与第一电极之间具备第一绝缘膜和第二绝缘膜，所述支撑基板具有第一开口部，所述第一绝缘膜具有第二开口部，所述第二绝缘膜具有第三开口部，所述第一开口部的开口面积大于所述第二开口部的开口面积，所述第三开口部的开口面积大于所述第二开口部的开口面积，参照图2。

Description

燃料电池单元、燃料电池单元制造方法

技术领域

本发明涉及燃料电池单元。

背景技术

近年来，作为能够进行高能量转换且不排出二氧化碳、氮氧化物等污染物质的清洁能源，燃料电池备受关注。在燃料电池中，由于固体电解质型燃料电池(以下，简称为SOFC(Solid Oxide Fuel Cell))中的发电效率高、操作容易的氢、甲烷、一氧化碳等气体能够成为燃料，因此与其他方式相比占优势，期待作为节能性、环境性优异的热电联产系统。SOFC成为用燃料极和空气极夹持固体电解质的结构，将电解质作为分隔壁向燃料极侧供给氢等燃料气体，供给空气或氧气。

在专利文献1中，在单晶硅基板形成贯通窗，在贯通窗相对于以多孔质厚膜、燃料极、电解质膜、空气极的顺序层叠的基板，连结从燃料气体的重整器供给的歧管基板。该文献提供一种通过该结构能够进行低温动作(350～600℃)的硅型SOFC。

专利文献1所公开的硅型SOFC具有在设置有贯通窗的基板上隔着具有机械强度的厚膜多孔质结构体而包含阳极和阴极的一组电极。进而，在电极间具备薄膜电解质。在该文献中的厚膜多孔质结构体中设置有作为气体的流路的空孔，但为了不利用形成在厚膜多孔质结构体上的电极材料堵塞空孔内，而使空孔足够小。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-532661号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，设置于硅基板的贯通窗比设置于厚膜多孔质的空孔大，进而，歧管基板的空孔比硅基板的贯通窗大。因此，存在如下问题：随着从歧管基板的空孔朝向厚膜多孔质结构体上的电极，燃料气体的流路变窄，有助于发电的厚膜多孔质结构体的小的空孔部的有效面积变窄，每基板的发电量减少。

本发明是鉴于上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种通过在确保燃料电池单元的机械强度的同时增大有助于发电的有效发电区域的面积来实现高发电输出的燃料电池单元。

用于解决课题的方案

本发明的燃料电池单元在支撑基板与第一电极之间具备第一绝缘膜和第二绝缘膜，所述支撑基板具有第一开口部，所述第一绝缘膜具有第二开口部，所述第二绝缘膜具有第三开口部，所述第一开口部的开口面积大于所述第二开口部的开口面积，所述第三开口部的开口面积大于所述第二开口部的开口面积。

发明效果

根据本发明的燃料电池单元，能够确保燃料电池单元的机械强度，并且增大有助于发电的有效发电区域的面积。根据本说明书的描述和附图，其他问题和新颖特征将变得清楚。

附图说明

图1是实施方式1的燃料电池单元1的俯视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是燃料电池单元1的制造工序中的图1的A-A线的主要部分剖视图。

图4表示燃料电池单元1的下一制造工序。

图5表示燃料电池单元1的下一制造工序。

图6表示燃料电池单元1的下一制造工序。

图7是变更第二开口部9相对于第三开口部10的面积来评价挠曲量的结果。

图8是实施方式2的燃料电池单元1的剖视图。

图9是实施方式3的燃料电池单元1的俯视图。

图10是图9的B-B剖视图。

图11是实施方式4的燃料电池单元1的俯视图。

图12是图11的C-C线的剖视图。

图13是实施方式5的燃料电池单元1的剖视图。

图14是实施方式6的燃料电池单元1的俯视图。

图15是图14的D-D剖视图。

图16是说明实施方式7的燃料电池系统的结构的侧剖视图。

具体实施方式

<实施方式1>

图1是本发明的实施方式1的燃料电池单元1的俯视图。如图1所示，燃料电池单元1在形成于由单晶硅(Si)构成的半导体基板2上的第一绝缘膜3和第二绝缘膜4上形成有第一电极5。第二绝缘膜4的上表面被第一电极5覆盖，并且以使第一电极5的一部分露出的方式被电解质膜6覆盖。在第一电极5和电解质膜6的内侧形成有第二电极7。在从上表面观察的俯视图的情况下，隐藏于第一电极5以及第二电极7而未观察到开口部，但在从下表面(第一开口部8侧)观察的俯视图中，在半导体基板2的第一开口部8内观察到具有第二开口部9的第一绝缘膜3。由于第一绝缘膜3透过，因此也能够观察面积比第二开口部9大的第三开口部10。第一电极5和第二电极7成为阳极或阴极电极，与外部分别连接，将燃料电池单元1发出的电力供给到外部。

图2是图1的A-A剖视图。如图2所示，半导体基板2具有内侧被去除的第一开口部8，成为在第一开口部8上露出有例如具有拉伸应力的氮化硅膜作为第一绝缘膜3的形状。在第一绝缘膜3内，以与第一开口部8连通的方式设置有第二开口部9。在第一绝缘膜3上形成有例如具有压缩应力的氧化硅膜作为第二绝缘膜4，设置有面积比第二开口部9大的第三开口部10。第三开口部10与第二开口部9连通。

第一开口部8在俯视时为矩形，一边的长度为约0.2mm～5mm。第二开口部9例如为圆形且直径约为0.5μm～50μm。第三开口部10例如为圆形且直径约为50μm～500μm。开口部面积的关系是第一开口部8＞第三开口部10＞第二开口部9。

第一绝缘膜3和第二绝缘膜4层叠在半导体基板2上，作为支撑第一电极5、电解质膜、第二电极7的支撑部发挥功能。在第二绝缘膜4上以至少覆盖第一开口部8的方式形成有第一电极5。因此，第一电极5在第三开口部10向第一开口部8侧露出，成为与燃料气体或空气接触的构造。第一电极5上的电解质膜6以覆盖第一开口部8且第一电极5的一部分露出的方式配置。电解质膜6上的第二电极7隔着电解质膜6形成，以覆盖第一开口部8且不与第一电极5连接。

通过该结构，动作温度的环境化的半导体基板2的热膨胀所产生的应力分散施加于第三开口部10的上下的膜(即第一绝缘膜3和第一电极5～第二电极7的层叠膜)。因此，即使存在第三开口部10的空洞也不会破损。另外，由于第一开口部8整体也成为第一绝缘膜3与第二绝缘膜4、以及第一电极5～第二电极7的层叠膜，因此能够缓和因半导体基板2的热膨胀而产生的应力。另外，制作了第一开口部8、第二开口部9、第三开口部10相同面积的试样，结果确认了由于电解质膜6相对于半导体基板2具有压缩应力，因此在包含开口部内的电解质膜6的层叠膜上产生挠曲，耐热性存在问题。

图3是燃料电池单元1的制造工序中的图1的A-A线的主要部分剖视图。首先，如图3所示，准备由单晶Si由Si<100>的晶体取向构成的半导体基板2，形成第一绝缘膜3。半导体基板2具有400μm以上的厚度。作为第一绝缘膜3，例如通过CVD法形成约200nm的具有拉伸应力的氮化硅膜。在CVD法的情况下，在半导体基板2背侧也形成有相同膜厚的氮化硅膜。接着，使用光刻技术，对表面侧的第一绝缘膜3实施图案化，去除第一绝缘膜3的一部分。除去的区域是相当于成为燃料气体或空气的出入口的第二开口部9的区域。接着，作为第二绝缘膜4，例如使用CVD法形成比第一绝缘膜3厚的氧化硅膜。

图4表示燃料电池单元1的下一制造工序。如图4所示，通过CMP(化学机械研磨)，以第一绝缘膜3的阶差减少的方式平坦化，形成第一绝缘膜3与第二绝缘膜4的层叠膜。CMP后的第二绝缘膜4的膜厚例如约为200nm。

图5表示燃料电池单元1的下一制造工序。如图5所示，通过溅射法以约20nm的厚度形成金属膜，例如铂膜(Pt)，使用光刻法实施图案化，使用基于Ar(氩)气体的干式蚀刻法等形成第一电极5。此时，为了提高Pt膜与第二绝缘膜4之间的粘接力，也优选在Pt膜的形成前利用Ar气体的溅射蚀刻将成为基底的第二绝缘膜4的表面蚀刻例如约10～15nm而进行表面改性。或者，作为帮助粘接的阻挡金属膜，也优选形成约2nm的钛膜(Ti)。接着，通过光刻技术形成负型抗蚀剂的图案，使用溅射法在500nm以下形成例如YSZ膜(包含钇的氧化锆膜)作为电解质膜6。在本实施方式1中，由于第二绝缘膜4的平坦性良好，因此即使经由第一电极5，YSZ膜的结晶性也良好，例如即使薄薄地形成至约100nm，也可得到电子泄漏少的膜。接着，通过溅射法，例如形成约20nm的Pt膜，使用光刻法实施图案化，通过基于Ar气体的干式蚀刻，形成第二电极7。接着，使用光刻技术和绝缘膜蚀刻技术使半导体基板2的背面在位于半导体基板2的背面的第一绝缘膜3露出。

图6表示燃料电池单元1的下一制造工序。如图6所示，将图案化后的半导体基板2背面的第一绝缘膜3作为掩模，利用基于KOH(氢氧化钾)溶液或TMAH(四甲基酰胺)溶液的湿式蚀刻、或以氟系气体为主成分的干式蚀刻除去半导体基板2的Si膜，形成第一开口部8。另外，由于第一绝缘膜3和第一电极5的蚀刻选择比足够，所以在半导体基板2的蚀刻结束后也作为蚀刻终止层而残留。

接着，通过氟系的湿式蚀刻，除去第二开口部9内部及第二开口部9上的第二绝缘膜4，形成燃料电池单元1。由于湿式蚀刻为各向同性，因此不仅能够在与第二开口部9接触的面，还在横向上行进，能够根据液温和时间来控制第三开口部10的面积。另外，在第三开口部10上具有第一电极5，通过将第一电极5设为具有相对于氟系的耐药品性的金属膜，从而电解质膜6不会腐蚀。

第一电极5和第二电极7只要是氟系的耐药品性优异、电阻率低、且熔点比使用温度高(例如600℃以上)的膜即可，例如除了Pt膜以外，还可以举出银膜(Ag)、镍膜(Ni)、铬膜(Cr)、钯膜(Pd)、钌膜(Ru)、铑膜(Rh)等。

第一绝缘膜3不限于氮化硅膜，只要是氮化铝膜等对Si基板具有拉伸应力的膜即可，第二绝缘膜4也可以是含有硼或磷的硅氧化膜、在低温下含有有机成分的P-TEOS膜。

接下来，对第二开口部9相对于成为发电区域的第三开口部10的关系进行说明。如上所述，如果第一开口部8、第二开口部9、第三开口部10为相同面积，则由于与半导体基板2的膜应力的不同，在开口部的一边为约300μm的情况下，产生挠曲(向上凸形状)约6μm，容易引起膜破损。因此，存在无法增大开口部的面积，无法提高每个基板的发电输出的课题。因此，重要的是不使由电极夹着的电解质膜6的层叠膜产生挠曲。

图7是变更第二开口部9相对于第三开口部10的面积来评价挠曲量的结果。试样的第一开口部8的1边为约500μm，第三开口部10的直径为约300μm，使第二开口部9变化为50μm、150μm、300μm(与第三开口部10大致相同的面积)，测定膜的挠曲量。由该图可知，即使第三开口部10相同，第二开口部9的面积也变小，由此挠曲量减少。另外，还确认了在500℃以上对试样进行热处理时，第二开口部9越小，则越难以破损。

根据以上所述，即使具有第三开口部10，只要第二开口部9为小面积，则能够保持第一绝缘膜3与夹着电极的电解质膜6的层叠膜之间的膜应力的平衡，能够实现耐热性优异的膜片构造，实现基于成为发电区域的第三开口部的大面积化的高发电输出。

<实施方式2>

图8是本发明的实施方式2的燃料电池单元1的剖视图。如图8所示，第一绝缘膜3、第一电极5、电解质膜6、第二电极7与实施方式1相同。与实施方式1的不同点在于，在第一绝缘膜3上层叠有第二绝缘膜4和第三绝缘膜12，第三开口部10的侧壁形状随着从第一绝缘膜3朝向第一电极5而变宽。

在制造图8的结构时，在形成第二绝缘膜4后，通过湿式蚀刻将第二绝缘膜4加工为锥状之后，形成例如氮化硅膜作为第三绝缘膜12，以第二绝缘膜4不露出于第三开口部10内的方式覆盖侧壁。之后，虽然未图示，但将氧化硅膜形成为阶差以上的牺牲膜，通过CMP，将第三绝缘膜12作为终止层而平坦化。在形成第一电极5、电解质膜6、第二电极7的工序以及背面的第一开口部8形成之前，与实施方式1相同。

通过使第二绝缘膜4不在第三开口部10内露出，即使延长形成第一开口部8后的氟系湿式蚀刻的时间，也会在第三绝缘膜12中停止，不会向外侧扩展。因此，能够在晶片内或晶片之间以一定的面积制造第三开口部10。通过抑制第三开口部10的偏差，能够减少发电输出的偏差，因此能够节省将燃料电池单元1串联或者并联地连接而向外部供给时的调整的麻烦。另外，通过设置第三绝缘膜12，能够实现第一开口部8内的膜强度提高，通过设置锥形，能够使第三开口部10更宽，因此也能够期待发电输出的提高。

在本实施方式3中，设为在第三开口部10侧壁具有锥形的形状，但即使通过干式蚀刻加工第二绝缘膜4而设为85°以上的大致垂直的构造，只要使第三绝缘膜12的覆盖范围良好，就能够得到同样的效果。第三绝缘膜12优选具有氟系的湿式蚀刻耐性，且具有拉伸应力，也可以为氮化铝膜等。

<实施方式3>

图9是本发明的实施方式3的燃料电池单元1的俯视图。如图9所示，在从上表面俯视时，第一电极5、电解质膜6、第二电极7的形状与实施方式1～2相同。但是，在从下侧观察的情况下，在第一开口部8内的第一绝缘膜3内以圆直径配置有多个小面积的第二开口部9，在第二开口部9内露出有第一电极5。

第一开口部8在俯视时呈矩形，一边的长度例如为约500μm。第二开口部9例如为直径约1μm的圆形，优选以相邻的第二开口部9的间隔为约1μm且大致相等的方式配置。第三开口部10的开口尺寸形成为比多个排列的第二开口部9中的最外侧两端靠外侧。第三开口部10的平面形状也可以不是直线，但接近矩形一边的长度约为300μm。开口部面积的关系是第一开口部8＞第三开口部10＞第二开口部9，与实施方式1～2相同。

图10是图9的B-B剖视图。在图10中，与实施方式2相比，燃料电池单元1在第一绝缘膜3内排列形成有多个第二开口部9，形成于其上的第二绝缘膜4的第三开口部10的开口尺寸大于多个排列的第二开口部9的最外侧两端。第三开口部10的形成方法与实施方式2同样地，在形成第一开口部8之后的氟系湿式蚀刻时，通过去除相邻的第二开口部9部以及上表面的未图示的成为牺牲层的氧化硅膜而形成。因此，能够将第三开口部10增大至第二开口部9的外侧，且第三开口部10的侧壁通过第三绝缘膜12停止，能够使第三开口部10面积恒定。由此，能够降低发电输出的偏差。如果使相邻的第二开口部9的间隔变窄，则能够缩短蚀刻时间，能够进一步提高气体的流入流出，能够进一步实现发电输出的稳定化。

本实施方式3的燃料电池单元通过配置多个第二开口部9，能够扩大燃料气体的流入流出的实质的开口面积，因此与实施方式1～2的燃料电池单元1相比，气体从第一开口部8侧向第三开口部10内的流入流出变得容易，能够成为稳定的发电输出。

<实施方式4>

图11是本发明的实施方式4的燃料电池单元1的俯视图。如图11所示，在从上表面俯视时，第一电极5、电解质膜6、第二电极7的形状与实施方式3相同。但是，在从下侧观察的情况下，在第一开口部8内的第一绝缘膜3内以圆直径配置有多个小面积的第二开口部9，在第二开口部9内露出有第一电极5。与实施方式3的不同点在于，存在多个第三开口部10。

第一开口部8在俯视时呈矩形，一边的长度例如约为5mm。第二开口部9例如为直径约1μm的圆形，优选以相邻的第二开口部9的间隔为约1μm且大致相等的方式配置。第三开口部10为矩形状且一边的长度为约300μm，第三开口部10间的间隔为约100μm。开口部面积的关系是第一开口部8＞第三开口部10＞第二开口部9，与实施方式1～2相同。

在图11中，将第三开口部10的形状设为矩形，但通过设为圆形或六边形等多边形的形状，能够高效地铺设于第一开口部8内而实现发电区域的大面积化，提高发电输出。

图12是图11的C-C线的剖视图。在图12中，本实施方式4的燃料电池单元1与实施方式3相比，如上所述，在第一绝缘膜3上排列形成有多个第二开口部9排列有多个的第三开口部10。第三开口部10的侧壁与实施方式3同样地配置有第三绝缘膜12，能够使第三开口部10的面积恒定，能够降低发电输出的偏差。另外，在考虑第一开口部8整体的应力的同时，将第三开口部10的形状改变为六边形等，使间隔变窄，由此能够进一步扩大发电区域的面积，能够进行高发电输出。

本实施方式4的燃料电池单元具有在第一开口部8内设置多个实施方式3中的第三开口部10的构造。由此，增加气体与第一电极5接触的面积，得到高发电输出。

<实施方式5>

图13是本发明的实施方式5的燃料电池单元1的剖视图。本实施方式5的燃料电池单元在第三开口部10与第一电极5之间具有应力调整膜15。如图13所示，第三开口部10的形状与实施方式3相同，但至少以覆盖第三开口部10的方式形成有应力调整膜15。应力调整膜15例如由氮化铝等形成，具有粒界沿着膜厚方向延伸的柱状晶结构，膜厚约为50nm，是薄膜，是连续膜，是使燃料气体、空气等通过的膜。应力调整膜15是对半导体基板2具有拉伸应力且氟系的耐药品性优异的膜，在维持发电输出的状态下，与具有压缩应力的电解质膜6的应力平衡变得良好，耐热性提高。

<实施方式6>

图14是本发明的实施方式6的燃料电池单元1的俯视图。如图14所示，为了将实施方式6中的向燃料电池单元21的外部的输出端子配置在相同的高度，将第三电极20和第二电极7作为电解质膜6上的同一层而分离而形成。第三电极20以与形成于电解质膜6内的接触孔19嵌合的方式配置。在从燃料电池单元21的下表面(第一开口部8侧)观察的情况下，在第一开口部8内配置有多个第二开口部9，第一电极5通过第三开口部10而露出。第三开口部10也配置有多个，与实施方式4相同。

图15是图14的D-D剖视图。如图15所示，燃料电池单元1的截面构造在半导体基板2形成第一开口部8，并且在其上连续地形成第一绝缘膜3、第四绝缘膜17和第五绝缘膜18，以贯通第一绝缘膜3、第四绝缘膜17、第五绝缘膜18的方式设置有第二开口部9。第四绝缘膜17例如是具有压缩应力的氧化硅膜，第五绝缘膜18例如是具有拉伸应力的氮化硅膜。通过层叠具有拉伸应力的膜和具有压缩应力的膜，第一开口部8上的整体的膜强度提高。进而，第三开口部10上的第一电极、电解质膜6、第二电极7的层叠膜的膜强度的平衡变得良好，耐热性提高。

以覆盖第一电极5的方式形成电解质膜6，在为了外部输出而仅将接触孔19加工一部分后，与第二电极7同一层地形成第三电极20。另外，通过形成有多个的接触孔19连接第一电极5和第三电极20，与第二电极7分离。

接着，对燃料电池单元1的模块安装进行说明。在向燃料电池单元1的设有第一开口部8的背面侧供给例如氢气的情况下，为了形成气体的流路，设置由陶瓷或金属形成的下部的台座22，使用粘接或密封材料保持气密性。在台座22上连接有用于气体的流入流出的气体配管26，与第一开口部8相连。为了使燃料电池单元1的具有电极端子的上侧为空气的流路，载置有设置有配线23和24的上盖基板25。上盖基板25的材料也是陶瓷或金属。配线23与第三电极20连接，配线24与第二电极7连接。配线23和配线24能够经由控制未图示的发电的装置等与消耗来自燃料电池单元21的电力的装置连接。当然，在上盖基板25上，配线23和24被分离，没有电连接。另外，也可以在上盖基板25上连接有用于导入与第一开口部8不同的气体的配管。

从半导体基板2到第三电极20的上表面的高度与从半导体基板2到第二电极7的上表面的高度大致相等。由此，第三电极20与配线23之间的接触变得良好，并且第二电极7与配线24之间的接触变得良好，能够降低发电损失。另外，通过使它们的高度大致相等，能够利用上盖基板25对空气流路进行气密密封。进而，燃料电池单元1起到隔壁的作用，以使氢气与空气不混合，并且在供给空气的一侧具有输出电极，由此电极(第一电极5或第二电极7)不会腐蚀，另外，不存在对氢气的点火的危险。

通过在上盖基板25上粘接燃料电池单元21，在其上重叠上盖基板25，能够堆叠多个燃料电池单元1而提高发电量。在该情况下，在上盖基板25的上表面(与供给空气的面对置的面)侧，与台座22同样地形成用于供给氢气的流路。为了保持气密性，台座22和上盖基板25需要通过夹具等从外部紧固上下。此时，在第三电极20和第二电极7的高度不均匀的情况下，有可能对燃料电池单元1施加负荷而破损，但如果是本实施方式6则能够避免。另外，关于动作时的热应力，也能够以均等地施加的方式进行设计。另外，为了缓和对燃料电池单元1和上盖基板25的电极以及第一开口部8以外的半导体基板2施加按压力的情况下的应力，也可以配置具有伸缩性且具有耐热性的缓冲件。

<实施方式7>

图16是说明本发明的实施方式7的燃料电池系统的结构的侧剖视图。燃料电池单元1是在实施方式1～6中的任一个中说明的。将燃料电池单元1配置成阵列状，在燃料电池单元1的上方形成空气室。空气经由空气导入口向空气室导入，并从空气排出口排出。在燃料电池单元1的下方形成燃料室。经由燃料导入口向燃料室导入燃料气体，并从燃料排出口排出。燃料电池单元1经由连接部与外部负载连接。

<关于本发明的变形例>

本发明并不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地进行了说明的实施方式，并不限定于必须具备所说明的全部结构。另外，能够将某实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，另外，也能够在某实施方式的结构中添加其他实施方式的结构。另外，对于各实施方式的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。

在以上的实施方式中，说明了开口面积的关系为第一开口部8＞第三开口部10＞第二开口部9。这里所说的开口面积是指，从图2中的下方观察时(即从第一开口部8到第三开口部10的方向观察时)的开口面积。

符号说明

1—燃料电池单元，2—半导体基板，3—第一绝缘膜，4—第二绝缘膜，5—第一电极，6—电解质膜，7—第二电极，8—第一开口部，9—第二开口部，10—第三开口部，12—第三绝缘膜，15—应力调整膜，17—第四绝缘膜，18—第五绝缘膜，19—接触孔，20—第三电极，22—台座，23—配线，24—配线，25—上盖基板，26—气体配管。

Claims (13)

1.一种燃料电池单元，其特征在于，包括：

支撑基板，其具有第一开口部；

第一绝缘膜，该第一绝缘膜具有与所述第一开口部连通的第二开口部且配置在所述支撑基板上，并且相对于所述支撑基板具有拉伸应力；

第二绝缘膜，该第二绝缘膜具有与所述第二开口部连通的第三开口部且配置在所述第一绝缘膜上，并且相对于所述支撑基板具有压缩应力；

第一电极，其配置在所述第二绝缘膜上；

电解质膜，其配置在所述第一电极上；以及

第二电极，其配置在所述电解质膜上，

所述第一开口部的开口面积大于所述第二开口部的开口面积，

所述第三开口部的开口面积大于所述第二开口部的开口面积。

2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述第一电极配置在覆盖所述第二开口部和所述第三开口部的位置。

3.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述第三开口部的所述支撑基板侧的开口面积小于所述第三开口部的所述第一电极侧的开口面积。

4.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述燃料电池单元还具备第三绝缘膜，该第三绝缘膜配置在所述第二绝缘膜与所述第一电极之间的边界面且覆盖所述第三开口部的侧壁。

5.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述第一绝缘膜具有多个所述第二开口部，

所述多个第二开口部的两端尺寸小于所述第三开口部的开口尺寸。

6.根据权利要求4所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述第一绝缘膜具有多个所述第二开口部，

所述多个第二开口部的两端尺寸小于从覆盖所述第三开口部的一个侧壁的所述第三绝缘膜的表面到覆盖另一个侧壁的所述第三绝缘膜的表面的尺寸。

7.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述燃料电池单元还具备第三绝缘膜，该第三绝缘膜配置在所述第二绝缘膜与所述第一电极之间的边界面且将所述第三开口部划分为多个分区。

8.根据权利要求7所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述第一绝缘膜在所述第三开口部的每个分区具有所述第二开口部。

9.根据权利要求7所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述第一绝缘膜在所述第三开口部的每个分区具有两个以上的所述第二开口部。

10.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述燃料电池单元还具备应力调整层，该应力调整层配置在所述第一电极与所述第二绝缘膜之间且覆盖所述第三开口部；

所述应力调整层具有相对于所述支撑基板具有拉伸应力且粒界沿着与膜厚方向平行的方向延伸的柱状晶体结构。

11.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，

所述电解质膜具有接触孔，

所述燃料电池单元还具备通过与所述接触孔嵌合而与所述第一电极接触的第三电极。

12.根据权利要求11所述的燃料电池单元，其特征在于，

从所述支撑基板到所述第三电极的最上表面的距离和从所述支撑基板到所述第二电极的最上表面的距离被构成为，在利用盖部件覆盖所述燃料电池单元时，所述第二电极与所述盖部件之间的空间被气密密封。

13.一种燃料电池单元制造方法，用于制造权利要求1～12任一项所述的燃料电池单元，其特征在于，具有下述工序：

形成支撑基板的工序；

在所述支撑基板上形成第一绝缘膜的工序；

形成贯通所述第一绝缘膜的第二开口部的工序；

在所述第一绝缘膜上形成第二绝缘膜的工序；

使所述第二绝缘膜平坦化的工序；

在所述第二绝缘膜上形成第一电极的工序；

在所述第一电极上形成电解质膜的工序；

在所述电解质膜上形成第二电极的工序；

在所述支撑基板中的与所述第一绝缘膜不接触的一侧的面上形成与所述第二开口部连通的第一开口部的工序；以及

在所述第二绝缘膜内形成与所述第二开口部连通的第三开口部的工序。