CN114667621B - 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维持燃料电池单元的发电效率且电解质膜不易产生破损的高可靠性的燃料电池单元。本发明的燃料电池单元在与支撑基板相比靠上方的位置具备覆盖开口部的应力调整层，所述应力调整层对所述支撑基板具有拉伸应力，且具有晶界沿着与膜厚方向平行的方向延伸的柱状晶体结构(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，燃料电池受到关注。在燃料电池中，固体电解质型燃料电池(以下简称为SOFC(Solid Oxide Fuel Cell))的发电效率高，能够将容易处理的氢、甲烷、一氧化碳等气体作为燃料，因此，与其他方式相比，优点多，期待作为节能性、环境性优异的热电联产系统。SOFC为由燃料极和空气极夹着固体电解质的结构，将电解质作为隔壁向燃料极侧供给氢等燃料气体，供给空气或氧气。SOFC也有几种类型，专利文献1中公开了一种硅型SOFC，其通过使电解质变薄来弥补电解质的导电率的降低，在单晶硅基板上形成贯通窗并在贯通窗上层叠燃料极、电解质、空气极，能够进行低温工作(600℃)。

专利文献1的图6所公开的硅型SOFC从基板的形成有凹槽的面开始形成有电解质层。另外，以提高电解质层的强度而增大凹槽为目的，在基板开口部以外的部分或基板开口部的一部分中，至少在单面形成有绝缘应力缓和层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-329511号公报

发明内容

发明所要解决的课题

电解质层对Si基板具有压缩应力，在室温下开口部的膜中易于产生挠曲，特别是应力容易集中在Si基板与开口部的边界。专利文献1中的绝缘应力缓和层没有形成于开口部整体，必须利用配置于开口部的一部分的绝缘应力缓和层来缓和工作时受到的来自基板的热膨胀的影响。因此，热应力会集中在未配置绝缘应力缓和层的部位，从而导致电解质层的挠曲变大，电极从电解质层剥离等，产生电力损失，发电效率降低。另外，由于发电反应，开口部的温度进一步上升，因此随着工作时间的经过，电解质层的挠曲进一步变大，电解质层可能容易破损。

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维持燃料电池单元的发电效率且电解质膜不易产生破损的高可靠性的燃料电池单元。

用于解决课题的方法

本发明所涉及的燃料电池单元在与支撑基板相比靠上方的位置具备覆盖开口部的应力调整层，上述应力调整层对上述支撑基板具有拉伸应力且具有晶界沿着与膜厚方向平行的方向延伸的柱状晶体结构。

发明效果

根据本发明所涉及的燃料电池单元，能够提供一种维持燃料电池单元的发电效率且电解质膜不易产生破损的高可靠性的燃料电池单元。根据本说明书的描述和附图，其他问题和新特征将变得清楚。

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线处的主要部分剖视图。

图4表示燃料电池单元1的制造工序。

图5表示燃料电池单元1的制造工序。

图6是燃料电池单元1的截面TEM图。

图7是表示应力调整层的氢气透过性与加热温度的关系的图。

图8是表示应力调整层的氧气透过性与加热温度的关系的图。

图9是实施方式2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3的燃料电池单元1的俯视图。

图12是图11的C-C剖视图。

图13是实施方式4的燃料电池单元1的剖视图。

图14是实施方式5的燃料电池单元21的剖视图。

图15是说明实施方式6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在由单晶硅(Si)构成的半导体基板2上依次形成有绝缘膜3和应力调整层4。应力调整层4的上表面被第一电极5覆盖，并且以第一电极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。在半导体基板2以及绝缘膜3中设置有开口部8，应力调整层4形成为至少覆盖开口部8，并且也覆盖绝缘膜3。露出的第一电极5和第二电极7成为输出端子，分别与外部连接来供给燃料电池单元1发出的电力。

图2是图1的A-A剖视图。如图2所示，半导体基板2以及绝缘膜3具有将内侧除去而成的开口部8，在开口部8露出了应力调整层4。在应力调整层4上以覆盖开口部8的方式形成有第一电极5。在图2中，第一电极5的面积比应力调整层4的面积小，但应力调整层4只要覆盖开口部8即可，面积也可以比第一电极5小。虽然没有特别限定，但开口部8的1边的长度为50～300μm程度的大小。

在第一电极5上的大部分形成有电解质膜6，进而在电解质膜6上以至少覆盖开口部8的方式形成有第二电极7。在图2中，第二电极7的面积比电解质膜6的面积小，但如果第一电极5与第二电极7不接触，则第二电极7中也可以存在比电解质膜6大的部位。

如上所述，在开口部8的仅层叠有第一电极5、电解质膜6、第二电极7而没有应力调整层4的层叠膜中，对Si基板具有压缩应力的电解质膜6的膜厚较厚，因此在室温下产生挠曲的情况较多。与此相对，在层叠有具有拉伸应力的应力调整层4的本实施方式1中，能够调整开口部8内的应力，能够消除膜的挠曲。

应力调整层4的晶体结构为具有与从开口面朝向第一电极5的方向(图2的纵向)平行的晶界的柱状晶体。由此，即使应力调整层4不像多孔质膜那样具有空孔，只要在一定的膜厚范围内，就能够使燃料气体或空气通过，能够在不阻碍它们的供给的情况下进行发电。

图3是燃料电池单元1的制造工序中的图1的A-A线处的主要部分剖视图。首先，如图3所示，准备由单晶Si且Si＜100＞的结晶方位构成的半导体基板2，形成绝缘膜3。半导体基板2具有400μm以上的厚度。作为绝缘膜3，例如通过CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)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背侧也形成相同膜厚的氮化硅膜。接着，作为应力调整层4，通过溅射法等形成例如50nm的氮化铝膜。在基板温度100℃下形成氮化铝膜时的残余应力为约400MPa的拉伸应力，但例如若在氮中进行1000℃的热处理，则拉伸应力增大至约900MPa，因此即使是薄膜也能够进行应力调整。根据情况，也可以使用光刻技术实施图案化，除去开口部8以外的应力调整层4，调整半导体基板2的翘曲，由此消除组装成模块时的不良情况。

图4表示燃料电池单元1的下一制造工序。如图4所示，通过溅射法以例如50nm的厚度形成金属膜，例如铂膜(Pt)，以至少可靠地覆盖开口部8的方式使用光刻法实施图案化，使用利用Ar(氩)气的干式蚀刻法等形成第一电极5。此时，为了提高Pt膜与应力调整层4之间的粘接力，在形成Pt膜前通过利用Ar气的溅射蚀刻、氧等离子体或臭氧处理等进行表面改性，使粘接性良好。接着，在至少覆盖第一电极5的一部分的负性抗蚀剂图案上，使用溅射法形成例如200nm的YSZ膜(含钇的氧化锆膜)来作为电解质膜6。电解质膜6内的钇的比例例如为3％以上且8％以下。接着，通过溅射法，形成例如约10～50nm的Pt膜，使用光刻法实施图案化，通过利用Ar气的干式蚀刻，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的背面从位于半导体基板2的背面的绝缘膜3露出。

图5表示燃料电池单元1的下一制造工序。如图5所示，将图案化后的半导体基板2背面的绝缘膜3作为掩模，通过利用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将半导体基板2的Si膜除去，形成开口部8。绝缘膜3相对于半导体基板2的蚀刻选择比充分，因此在半导体基板2的蚀刻结束后也作为蚀刻阻挡层而残留。接着，通过热磷酸系的湿式蚀刻或干式蚀刻，除去开口部8内及背面的绝缘膜3，形成图2所示的燃料电池单元1。此时，由于相对于绝缘膜3的应力调整层4的蚀刻选择比充分，因此不会对形成于开口部8的第一电极5、电解质膜6、第二电极7造成影响，可形成良好的层叠膜的膜。在实施湿式蚀刻时，使用表面不浸入蚀刻液的夹具。

图6是燃料电池单元1的截面TEM图。在图6中，在最下层的绝缘膜3上的应力调整层4中观察到与纵向平行的晶界。晶粒的大小在面内方向上为约20nm以下。在考虑气体的透过性的情况下，晶粒越小，晶界越多，氢或氧容易透过。电解质膜6多数情况下也为柱状晶体，但为了增多气体的供给，优选应力调整层4的面内方向上的粒径小于电解质膜6的面内方向上的粒径。

应力调整层4只要对半导体基板2具有拉伸应力且为柱状晶体即可。例如也可以是氮化钛膜(TiN)、氮化钨膜(WN)、氮化钼膜(MoN)、氮化铪膜(HfN)、氮化钽(TaN)等包含导电性金属的化合物材料。氮化钛的膜应力在通过溅射形成时有时具有压缩应力，但确认到通过实施热处理能够形成为拉伸应力。在具有导电性的情况下，优选设为与相接的第一电极5等相同的模式。

第一电极5和第二电极7只要是晶界多(优选晶界通至电解质膜6与向燃料电池单元1供给的燃料(H₂)或空气(O₂)接触的面，另外晶粒小)且熔点比使用温度高(例如900℃以上)的膜即可。作为这样的膜，例如除了Pt膜以外，也可举出银膜(Ag)、镍膜(Ni)、铬膜(Cr)、钯膜(Pd)、钌膜(Ru)、铑膜(Rh)等。也可以是将上述材料混合而成的膜。另外，也可以是与电解质膜的混合膜，只要具有导电性即可。

绝缘膜3不限于氮化硅膜单层，也可以是氮化硅膜与氧化硅膜的层叠膜。但是，优选对半导体基板2具有拉伸应力。

接着，对如上形成的应力调整层4的氢气和氧气的透过性进行说明。为了提高本实施方式1那样的使用了电解质膜6的燃料电池单元1的发电效率，要求提高电解质膜6的离子传导率和降低电力损失。虽然也取决于工作温度等使用环境，但为了提高电解质膜6的离子传导率，例如需要将燃料气体高效地供给到电极与电解质膜6的界面，使其离子化并传导。因此，要求应力调整层4不阻碍燃料气体供给。然而，为了调整电解质膜6的压缩应力而成为拉伸应力，需要一定程度的膜厚和致密性。但是，如果使膜厚变厚，则存在燃料气体的供给量减少，电力损失变大这样的此消彼长关系。

接着，对实施供给含有氢和氧的气体、改变应力调整层的膜厚并进行加热时的脱气分析的结果进行说明。作为基准，将通过低温CVD法在Si基板上形成的氧化硅膜以试样A、在试样A上形成有50nm的氮化铝膜作为应力调整层的试样B、在试样A上形成有100nm的氮化铝膜的试样C这3个规格进行比较。需要说明的是，在低温下形成的氧化硅膜容易吸湿，在加热时容易放出氢、氧等气体。

图7是表示应力调整层的氢气透过性与加热温度的关系的图。在该图中，纵轴是表示脱气量的离子强度，横轴是加热温度，以试样A为基准，根据离子强度的高低来比较氢气的透过量。

标准的试样A(实线)在加热温度200℃时具有峰，之后即使成为高温，也有脱气量减少的倾向。需要说明的是，在对容易吸收水分的膜同样地进行脱气分析的情况下，确认到在约200℃时膜中的水分蒸发，显示出具有脱气的峰的倾向。接着可知，应力调整层为50nm的试样B(虚线)与试样A同样地在200℃时显示脱气的峰，在其以上的温度下观察到稍小的峰，但显示出几乎与试样A相同的倾向。可知：应力调整层为100nm的试样C(虚线)在200℃时几乎看不到脱气，在约350℃具有峰，进而在650℃以上的高温下显示出脱气量再次变多的倾向。根据该结果，在应力调整层的膜厚为50nm以下的薄膜中，与仅有氧化硅膜的状态同样地进行加热，并且透过应力调整层而放出气体。在从降低系统成本方面考虑在600℃以下的工作的情况下，若应力调整层的膜厚为100nm以下，则能够抑制发电效率的降低。

图8是表示应力调整层的氧气透过性与加热温度的关系的图。在该图中，纵轴是表示脱气量的离子强度，横轴是加热温度。作为基准的试样A(实线)与氢气同样地在约200℃具有脱气的峰，在其以上的温度下可观察到脱气量逐渐减少的倾向。可知：应力调整层为50nm的试样B(虚线)在约200℃具有峰，在其以上的温度下脱气量减少了，与试样A同样。应力调整层为100nm的试样C(虚线)在约350℃具有峰，脱气量暂时减少，但在500℃以上时，可观察到脱气量随着温度而逐渐增加的倾向。因此可知，即使是分子量比氢大的氧，若应力调整层为50nm以下，则也是与仅有氧化膜硅膜的状态同样的倾向。另外，若应力调整层为100nm以下，则能够确保在600℃以下工作时的氧气透过，能够抑制发电效率的降低。

由以上可知，无论开口部8侧为燃料气体或空气中的哪一种，只要应力调整层为100nm以下，特别是50nm以下，就不会损害有助于发电的气体的透过性，能够缓和工作温度下的热应力的影响，能够得到维持高发电效率且耐热性优异的层叠膜的膜结构。但是，若应力调整层4的膜厚小于1nm，则难以均匀地层叠应力调整层4，无法发挥作为应力调整层的作用。因此，期望应力调整层4的膜厚为1nm以上。

<实施方式2>

图9是本发明的实施方式2的燃料电池单元1的俯视图。本实施方式2的燃料电池单元1在与半导体基板2的开口部8相比靠内侧的位置通过绝缘膜3配置有多个小面积的第二开口部9。换言之，绝缘膜3将开口部8划分为多个分区。根据该结构，能够通过绝缘膜3进一步缓和由工作时的温度引起的半导体基板2的热膨胀的影响，能够实现开口部8的大面积化，提高耐热性，并且提高发电输出。

如图9所示，燃料电池单元1从上表面观察时，与实施方式1几乎没有变化(开口部8和9被电极材料遮挡)，在应力调整层4上的一部分露出了第一电极5，在其上形成有电解质膜6，进而在其上形成有面积比电解质膜6小的第二电极7。但是，从背面观察时，在去除了Si的开口部8的内侧配置有多个被绝缘膜3分割的第二开口部9。第二开口部9的1边的长度为50～300μm，去除了Si的开口部8的1边的长度为约1～6mm。相邻的第二开口部9之间的间隔例如为50～100μm。

图10是图9的B-B剖视图。在图10中，燃料电池单元1与实施方式1相比，绝缘膜3的形状不同。作为制造工序，在形成了图3的绝缘膜3之后，使用光刻法通过干式蚀刻等除去成为第二开口部9的部位的绝缘膜3，之后，例如使用CVD法形成300nm以上的氧化硅膜(牺牲层)，通过CMP(化学机械研磨)进行平坦化直至绝缘膜3露出，使绝缘膜3与氧化硅膜之间的阶梯差消失。之后，在应力调整层4的形成工序以后，到除去Si基板而形成开口部8的工序为止是同样的。然后，将开口部8浸入氟系的湿式蚀刻液中，除去牺牲层的氧化硅膜，形成绝缘膜3和应力调整层4露出的结构。绝缘膜3和应力调整层4相对于氧化硅膜的氟系蚀刻选择比充分，因此不会对形成于开口部8的第一电极5、电解质膜6、第二电极7造成影响，可形成良好的层叠膜的膜结构。

根据本实施方式2，由第二开口部9内的应力调整层4和第一电极5、电解质膜6、第二电极7构成的发电区域的层叠膜没有挠曲，另外，由于绝缘膜3具有拉伸应力，因此不会产生挠曲，能够形成耐热性优异的燃料电池单元1。

在本实施方式2中，将第二开口部9和8的形状设为四边形，但如果通过干式蚀刻对开口部进行加工，则也可以是四边形以外的多边形或圆形。各第二开口部9的大小也可以不同。

<实施方式3>

图11是本发明的实施方式3的燃料电池单元1的俯视图。本实施方式3的燃料电池单元1在电解质膜6上具备用于引出燃料电池单元1的输出电力的第三电极13和第二电极7。第三电极13和第二电极7例如分为左右。这些电极距半导体基板2的高度大致相等。各电极例如与左右分开配置的外部端子连接。第三电极13和第二电极7在电解质膜6上彼此分离。

本实施方式3的燃料电池单元1与实施方式2相比，第一电极5被电解质膜6覆盖。通过除去电解质膜6的一部分，形成了接触孔12。在接触孔12中使第一电极(5)露出，将与第二电极(7)在同一层形成的第三电极(13)以嵌合于接触孔(12)内的方式形成。第三电极13和第二电极7分离，没有电连接。

图12是图11的C-C剖视图。在图12中，在向燃料电池单元1的背面侧(设置有开口部8的一侧)供给氢气的情况下，为了形成气体的流路，设置由陶瓷或金属构成的下部的底座15，成为保持气密性的结构。燃料电池单元1的具有电极端子的上侧为空气的流路。从燃料电池单元1的上方盖上设有配线16和17的上盖基板18。上盖基板18的材料也是陶瓷或金属。配线16与第三电极13连接，配线17与第二电极7连接。配线16和17能够经由未图示的控制发电的装置等而与消耗来自燃料电池单元1的电力的装置连接。在上盖基板18上，配线16和配线17分离，没有电连接。

从半导体基板2到第三电极13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13与配线16之间的接触变得良好，并且第二电极7与配线17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18对空气流路进行气密密封。进一步，为了避免氢气与空气混合，燃料电池单元1发挥隔壁的作用，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)不可能腐蚀，能够消除对氢气点火的可能性。

通过在上盖基板18上粘接燃料电池单元1，并在其上重叠上盖基板18，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18的上表面(与供给空气的面对置的面)侧与底座15同样地形成用于供给氢气的流路。也可以在底座15(在堆叠燃料电池单元1的情况下是上盖基板18与燃料电池单元1的背面绝缘膜3之间)夹着用于保持气密性的密封材料。

<实施方式4>

图13是本发明的实施方式4的燃料电池单元1的剖视图。本实施方式4的燃料电池单元1将应力调整层4配置在第二电极7上。如图13所示，在具有开口部8的绝缘膜3上直接形成第一电极5，其上层的电解质膜6、第二电极7与实施方式1相同。接着，以覆盖开口部8的方式形成应力调整层4，调整设置于开口部8的层叠膜的应力，成为在室温下不产生挠曲的膜结构。在该结构中，对第一电极5直接供给例如燃料气体，透过应力调整层4对第二电极7供给例如空气。如上所述，应力调整层4对氧的透过性也良好，具有与实施方式1同样的效果，能够提供维持高发电效率且耐热性优异的燃料电池单元。

<实施方式5>

图14是本发明的实施方式5的燃料电池单元21的剖视图。本实施方式5的燃料电池单元1将第一电极5配置在半导体基板2的背侧。如图14所示，在具有开口部8的绝缘膜3上直接形成有电解质膜6，在其上形成有第二电极7。在其上，与实施方式4同样地形成有应力调整层4。第一电极5在形成开口部8之后从背面侧形成。

半导体基板2的背面不平坦，形成有侧壁倾斜的开口部8。若在该状态下从半导体基板2的背面层叠第一电极5的材料，则特别是在开口部8的底部(与电解质膜6接触的面)的两端，第一电极5的材料容易不足。因此，优选第一电极5的膜厚比绝缘膜3的膜厚厚。这是因为，如果在该部分中第一电极5的材料不足，则在第一电极5中产生非导通部位。但是，若第一电极5变厚，则气体的透过性变差，因此优选使用多孔质电极材料。

在本实施方式5中，也具有与实施方式1同样的效果，能够提供在维持高发电效率的同时耐热性优异的燃料电池单元。

<实施方式6>

图15是说明本发明的实施方式6的燃料电池系统的结构的侧剖视图。燃料电池单元1在实施方式1～5的任一个中都进行了说明。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。经由空气导入口向空气室导入空气，并从空气排气口排出。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经由连接部而与外部负载连接。

<关于本发明的变形例>

本发明并不限定于上述实施方式，包含各种变形例。例如，上述实施方式为了容易理解地说明本发明而详细地进行了说明，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，电解质膜6例如可以由层叠了钇的比例不同的多个膜的层叠膜构成。或者，电解质膜6可以由将氧化铈膜(CeO₂)和含有镓的氧化铈膜(GDC)层叠而成的层叠膜构成。

在以上的实施方式中，对应力调整层4的晶体结构的晶界沿着与膜厚方向平行的方向延伸的情况进行了说明。这里所说的沿着与膜厚平行的方向延伸的柱状晶体结构是指晶界从应力调整层的下表面连接到上表面，不限于与膜厚方向完全平行。

符号说明

1：燃料电池单元，

2：半导体基板，

3：绝缘膜，

4：应力调整层，

5：第一电极，

6：电解质膜，

7：第二电极，

8：开口部，

9：第二开口部，

12：接触孔，

13：第三电极，

15：底座，

16：配线，

17：配线，

18：上盖基板。

Claims (13)

1.一种燃料电池单元，其特征在于，具有：

具有开口部的支撑基板，

配置于形成有所述开口部的区域的第一电极，

配置在所述第一电极上的电解质膜，

配置在所述电解质膜上的第二电极，和

配置在与所述支撑基板相比靠上方的位置并覆盖所述开口部的应力调整层；

所述应力调整层使用氮化铝、氮化钛、氮化钨、氮化钼膜、氮化铪膜、氮化钽中的至少任一种形成，并对所述支撑基板具有拉伸应力，且具有晶界沿着与膜厚方向平行的方向延伸的柱状晶体结构；

所述电解质膜具有接触孔，

所述燃料电池单元进一步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，并且，所述第三电极和所述第二电极在同一层形成且在所述电解质膜上彼此分离。

2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述应力调整层的膜厚为1nm以上且100nm以下。

3.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述应力调整层的面内方向上的粒径在所述电解质膜的面内方向上的粒径以下。

4.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述应力调整层隔着绝缘膜配置在所述支撑基板上。

5.根据权利要求4所述的燃料电池单元，其特征在于，所述绝缘膜对所述支撑基板具有拉伸应力。

6.根据权利要求4所述的燃料电池单元，其特征在于，所述开口部被所述绝缘膜划分为多个分区。

7.根据权利要求1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构成为，在利用盖构件覆盖所述燃料电池单元时所述第二电极与所述盖构件之间的空间被气密密封。

8.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述应力调整层与所述第一电极的两表面中的不与所述电解质膜相接的一侧相接地配置。

9.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述应力调整层与所述第二电极的两表面中的不与所述电解质膜相接的一侧相接地配置。

10.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述第一电极的材料和所述第二电极的材料是Pt、Ag、Ni、Cr、Pd、Ru、Rh或它们的混合膜。

11.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述电解质膜是包含钇的氧化锆膜，

所述电解质膜的钇的比例为3％以上且8％以下。

12.根据权利要求11所述的燃料电池单元，其特征在于，所述电解质膜是将钇的比例不同的多个膜层叠而成的层叠膜，

或者，

所述电解质膜是将氧化铈膜即CeO₂和含有镓的氧化铈膜即GDC层叠而成的层叠膜。

13.一种燃料电池单元制造方法，其为制造燃料电池单元的方法，其特征在于，具有：

形成支撑基板的工序，

在所述支撑基板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；

所述方法进一步具有：

在与所述支撑基板相比靠上方的位置形成应力调整层的工序，

在所述支撑基板中的被所述应力调节层覆盖的位置形成开口部的工序，

通过除去所述电解质膜的一部分而形成接触孔的工序，

在所述接触孔中使所述第一电极露出，形成与所述接触孔嵌合而与所述第一电极接触的第三电极的工序，并且，所述第三电极和所述第二电极在同一层形成且在所述电解质膜上彼此分离；

所述应力调整层使用氮化铝、氮化钛、氮化钨、氮化钼膜、氮化铪膜、氮化钽中的至少任一种形成，并对所述支撑基板具有拉伸应力，且具有晶界沿着与膜厚方向平行的方向延伸的柱状晶体结构。