JP5574929B2 - 色素吸着装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる色素吸着装置に関する。
最近、色素増感型の太陽電池が、将来の低コスト太陽電池として有望視されている。図２０に示すように、色素増感太陽電池は、基本構造として、透明電極（陰極）２００と対向電極（陽極）２０２との間に増感色素を担持する多孔質の半導体層２０４と電解質層２０６とを挟み込んでいる。
ここで、半導体層２０４は、透明電極２００、電界層２０６および対向電極２０２と共にセル単位に分割されており、透明基板２０８上に透明電極２００を介して形成される。対向電極２０２の裏側は対向基板２１０で覆われている。各セルの透明電極２００は、隣の対向電極２０２と電気的に接続されており、モジュール全体で多数のセルが電気的に直列接続または並列接続されている。
かかる構成の色素増感太陽電池においては、透明基板２０８の裏側から可視光が照射されると、半導体層２０４に担持されている色素が励起され、電子を放出する。放出された電子は半導体層２０４を介して透明電極２００に導かれ、外部に取り出される。送り出された電子は、外部回路（図示せず）を経由して対向電極２０２に戻り、電界質層２０６中のイオンを介して再び半導体層２０４内の色素に受け取られる。こうして、光エネルギーを即時に電力に変換して出力するようになっている。
このような色素増感太陽電池の製造プロセスにおいて、多孔質の半導体層２０４に増感色素を吸着させるために、従来は、透明基板２０８上に形成された半導体層２０４を色素溶液に浸漬する方法が採られていた。
特開２００６−２４４９５４号公報
上記のような浸漬式の色素吸着処理法は、非常に処理時間が長くて、少なくとも数１０時間を要しており、色素増感太陽電池製造の製造プロセスにおいて全工程のタクトを律速し、生産効率を下げる一因になっている。この問題に対して、浸漬式の色素吸着装置を複数台並列稼働させることも考えられるが、少なくとも数１０台の装置を用意しなければならず、実用的ではない。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる工程の処理時間を大幅に短縮できる色素吸着装置を提供する。
本発明の色素吸着装置は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる色素吸着装置であって、前記基板の被処理面を横に向けて前記基板を一列に複数並べて着脱可能に保持するボートと、前記ボートおよびこれに保持される前記複数の基板を上面開口から出し入れ可能に収容する処理槽と、前記処理槽の上面開口を塞ぐための上蓋と、前記ボートを前記処理槽に出し入れするための第１の搬送部と、前記処理槽内で前記ボートに保持される前記複数の基板が前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液に浸かるように、前記処理槽内に前記色素溶液を供給する色素溶液供給部と、処理中に前記処理槽内で前記色素溶液の流れを制御するための流れ制御部とを有する。
本発明においては、処理槽内で複数の基板に対してバッチ方式の色素吸着処理が行われる。処理中、処理槽の上面開口が上蓋で塞がれた状態の下で、処理槽内で色素溶液の流れが形成され、その高圧の色素溶液の流れの中に基板の被処理面が晒される。これにより、基板被処理面上の多孔質半導体層の表層部で色素同士の凝集または会合が起り難く、多孔質半導体層の内奥へ色素が効率よく浸透し、多孔質半導体層への色素吸着が高速に進行する。
本発明の好適な一態様においては、処理槽にそれぞれ少なくとも１つの第１および第２のポートが設けられ、色素溶液供給部は第１および第２のポートの少なくとも一方を用いて処理槽への色素溶液の供給を行い、流れ制御部は第１のポートと第２のポートとを用いて前記色素溶液の流れの制御を行う。この場合、流れ制御部は、処理槽の中と外との間で前記色素溶液を循環させる形態、あるいは第１のポートと第２のポートとを用いて処理槽内で色素溶液の旧液を新液と置換しながら色素溶液の流れを制御する形態を好適に採ることができる。また、色素溶液供給部が、第１のポートと第２のポートとを用いて処理槽内で色素溶液の旧液を新液と置換することも可能である。
本発明の別の好適な一態様においては、処理槽に排液用の第３のポートが更に設けられ、色素溶液供給部は第１および第２のポートの少なくとも一方と第３のポートとを用いて処理槽内で色素溶液の旧液を新液と置換し、流れ制御部は第１および第２のポートの少なくとも一方と第３のポートとを用いて処理槽内で色素溶液の旧液を新液と置換しながら色素溶液の流れを制御する。この場合、流れ制御部は、処理中に色素溶液の流れの向きを可変する形態、あるいは色素溶液の流量を可変する形態、あるいは処理槽内の圧力を可変する形態を好適に採ることができる。
本発明の別の好適な一態様においては、処理槽内でボートから独立して各々の基板をその裏面に接触して支持する基板支持部が設けられる。
好ましい一態様として、この基板支持部は、ボート上に一列に並んで保持される複数枚の基板に対応した間隔で一列に並んで処理槽に設けられる複数の支持部材を有し、各々の支持部材が処理槽の底部から上方に延びる棒状または板状の本体張出部によって各対応する基板の裏面に接触し得る。
別の好ましい一態様として、この基板支持部は、ボート上に一列に並んで保持される複数の基板に対応した間隔で一列に並んで上蓋に設けられる複数の支持部材を有し、各々の支持部材が上蓋の下面から下方に延びる棒状または板状の蓋体張出部によって各対応する前記基板の裏面に接触し得る。
処理槽内でバッチ方式の色素吸着処理を受ける複数枚の基板は、処理槽および／または上蓋に設けられた支持部材によって裏面を支持されるので、色素溶液の流れの中で受ける圧力に対して撓んだり傾いたりすることが少ない。これによって、基板の破損または変形を防止することができる。なお、支持部材の張出部が基板の裏面と接触するときは、面接触、線接触または点接触のいずれであってもよい。いずれの接触形態においても、基板の被処理面は何の影響も受けない。
さらに、支持部材の張出部は、このように処理槽内で基板の姿勢を安定に保つだけでなく、基板の裏面に沿った色素溶液の流れを抑制し、その反射的効果として基板のおもて面（被処理面）に沿った色素溶液の流れを促進し、ひいては色素吸着効率を促進する。
各々の支持部材は、１枚の基板のみに接触し得てこれを支持する形態を採ることができる。あるいは、処理槽内のスペース効率を高めるうえで、ボート上で複数の基板が、相隣接する各一対の基板がそれぞれの被処理面を互いに逆方向に向けるように一列に並んで配置され、各々の支持部材が相隣接する各一対の基板に接触し得てそれらを支持する構成を好適に採ることができる。
本発明の別の好適な一態様においては、処理槽内で各々の基板の裏面に沿った色素溶液の流れを抑制する流れ抑制部が設けられる。
好ましい一態様として、この流れ抑制部は、ボート上に一列に並んで保持される複数の基板に対応した間隔で一列に並んで処理槽に設けられる複数の流れ抑制部材を有し、各々の流れ抑制部材が処理槽の底部から上方に延びる棒状または板状の本体バッフルによって各対応する基板の裏面に沿った色素溶液の流れを抑制する。
別の好ましい一態様として、この流れ抑制部は、ボート上に一列に並んで保持される複数の基板に対応した間隔で一列に並んで上蓋に設けられる複数の流れ抑制部材を有し、各々の流れ抑制部材が上蓋の下面から下方に延びる棒状または板状の蓋体バッフルによって各対応する基板の裏面に沿った色素溶液の流れを抑制する。
このように流れ抑制部が基板の裏面に沿った色素溶液の流れを抑制することにより、その反射的効果として基板のおもて面（被処理面）に沿った色素溶液の流れを促進し、ひいては色素吸着効率を促進することができる。
本発明の好適な一態様によれば、第１の搬送部は、上蓋から分離してボートと着脱可能に結合するアームを有し、色素吸着処理のためにボートを複数の基板と一緒に処理槽の中に収容する間はアームをボートから離脱させ、ボートを処理槽の外で搬送し、または処理槽に出し入れする時はアームをボートに結合させる。
別の好適な一態様によれば、第１の搬送部は、ボートと一体に結合しているアームと、上蓋をアームに着脱可能に固定する上蓋固定部とを有し、色素吸着処理のためにボートを複数の基板と一緒に処理槽の中に収容する間は、上蓋固定部によりアームに上蓋を固定した状態で処理槽の上面開口を前記上蓋で塞いでおく。そして、処理槽の外で、ボートに複数の基板をローディングし、またはボートから複数の基板をアンローディングする時は、上蓋固定部を解除させて、アーム上で上蓋を退避させ、またはアームから上蓋を分離させる。
本発明の色素吸着装置によれば、上記のような構成および作用により、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる工程の処理時間を大幅に短縮することができる。
本発明の一実施形態における色素吸着装置が含まれる色素吸着処理システムの全体構成を示す斜視図である。 図１の色素吸着処理システム内の処理ユニット間で基板を搬送するための搬送機構の構成を示す斜視図である。 実施形態における色素吸着ユニットの構成を示す縦断面図である。 上記色素吸着ユニットにおける可動系の構成を示す斜視図である。 上記色素吸着ユニットにおける色素溶液供給部および流れ制御部の構成を示すブロック図である。 上記色素吸着ユニットの処理槽内にボードおよび基板が収容されている状態を示す平面図である。 処理槽内で背中合わせに隣接する一対の基板がそれぞれの裏面側で本体張出部により支持される様子を示す斜視図である。 上記色素吸着ユニットにおける色素溶液供給部および流れ制御部の具体的な構成例を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板搬入の動作の一段階を示す平面図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板搬入の動作の一段階を示す側面図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板搬入の動作の一段階を示す側面図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板搬入動作の一段階を示す平面図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板搬入動作の一段階を示す側面図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板搬入動作の一段階を示す平面図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板搬入動作の一段階を示す側面図である。 上記色素吸着ユニットにおいて色素溶液供給モードが選択されたときの各部の状態を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおいて第１流れモードが選択されたときの各部の状態を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおいて第２流れモードが選択されたときの各部の状態を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおいて第１流れモードが選択されたときの各部の状態を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおいて第３流れモードが選択されたときの各部の状態を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおいて第４流れモードが選択されたときの各部の状態を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおいて処理槽内の圧力を可変するための一変形例を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおいて処理槽内の圧力を可変するための別の変形例を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板支持部の一変形例を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板支持部の一変形例を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板支持部の一変形例を示す図である。 上記色素吸着ユニットにおける基板支持部の一変形例を示す図である。 色素増感太陽電池の基本構造を示す縦断面図である。
以下、図１〜図１９を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
［システム全体の構成］
図１および図２に、本発明の一実施形態における色素吸着装置が含まれる色素吸着処理システムの全体構成を示す。
この色素吸着処理システムは、たとえば、色素増感太陽電池の製造プロセスにおいて、多孔質の半導体層に増感色素を吸着させる工程で使用される。その場合、対向側の部材（対向電極２０２、対向基板２１０、電解質層２０６）が組み合わされる前に透明電極２００および多孔質の半導体層２０４が形成された透明基板２０８（図２０）が、この色素吸着装置における被処理基板Ｇとなる。また、基板Ｇにおいて、半導体層２０４が形成されている面が被処理面またはおもて面ＧSとなる。
ここで、透明基板２０８は、たとえば石英、ガラスなどの透明無機材料、あるいはポリエステル、アクリル、ポリイミドなどの透明プラスチック材料からなる。透明電極２００は、たとえばフッ素ドープＳnＯ2（ＦＴＯ）、あるいはインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる。また、多孔質の半導体層２０４は、たとえばＴiＯ2、ＺnＯ、ＳnＯ2などの金属酸化物からなる。被処理基板Ｇは、所定の形状（たとえば四角形）および所定のサイズを有し、カセットＣに所定枚数（たとえば２５枚）収納された状態で搬送車または搬送ロボット（図示せず）によりこの色素吸着処理システムに搬入／搬出される。
この色素吸着処理システムは、図１に示すように、カセットＣの搬入／搬出が行われるカセット搬入／搬出部１０と，カセットＣからの未処理の基板Ｇの取り出しとカセットＣへの処理済みの基板Ｇの収納が行われるローダ・アンローダ部１２と，基板Ｇに対してバッチ方式の色素吸着処理および後処理（リンス，乾燥）が行われる処理部１４とを備えている。
カセット搬入／搬出部１０とローダ・アンローダ部１２との間では，移送アーム１６により、未処理の基板Ｇを収納したカセットＣがカセット搬入／搬出部１０からローダ・アンローダ部１２へ移され、処理済みの基板Ｇを収納したカセットＣがローダ・アンローダ部１２からカセット搬入／搬出部１０へ移される。ローダ・アンローダ部１２では、処理部１４内の搬送装置１８とカセットＣとの間で基板Ｇの移し替えが所定のバッチ処理枚数（たとえば５０枚）単位で行われる。
処理部１４には、色素吸着ユニット（色素吸着装置）２０、リンスユニット２２および乾燥ユニット２４が一水平方向（Ｘ方向）に一列に並べて配置されている。搬送装置１８は、図２に示すように，上記バッチ処理枚数（５０枚）の基板Ｇを横一列に並べて着脱可能に把持するチャック部２６と、処理部１４内のユニット配列方向（Ｘ方向）に延びるレール２７に沿って水平移動して各ユニット２０，２２，２４の上でチャック部２６を駆動操作する搬送駆動部２８とを備えている。
搬送装置１８のチャック部２６は、水平方向に延びる平行な３本のチャックアーム２６ａ，２６ｂ，２６ｃを有している。このうち、真ん中の低い固定チャックアーム２６ａは、その上面に一列に形成された保持溝によって各基板Ｇの下辺縁部を保持する。左右一対の可動チャックアーム２６ｂ，２６ｃは、外回りの円弧を描いて開閉移動可能であり、それらの内側面に一列に形成された保持溝によって各基板Ｇの左右両辺の縁部を保持するようになっている。

［色素吸着ユニットの構成］
図３および図４に、この実施形態の色素吸着ユニット２０における可動系の構成を示す。この色素吸着ユニット２０は、バッチ処理枚数（この例では５０枚）の基板Ｇに一括の色素吸着処理を施すために、図３に示すように、上面の開口した処理槽３０を備えるとともに、処理槽３０回りの可動系として、処理槽３０の中にその上面開口から出入り可能なボート３２と、このボート３２を処理槽３０に出し入れするためのボート搬送部３４と、処理槽３０の上面開口を着脱可能に塞ぐための上蓋３６とを有している。
ボート３２は、図４に示すように、上下および左右に所定の間隔を空けて水平方向に延びる平行な４本の棒状（または板状）保持部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄを有している。これらの保持部３８ａ〜３８ｄの内側面または上面には、バッチ処理枚数（５０枚）の基板Ｇを横一列に並べて着脱可能に保持するための多数（５０個）の保持溝Ｍが形成されている。より詳細には、左側および右側の上部保持部３８ａ，３８ｂは、それぞれの内側面に一列に形成されている保持溝Ｍにより基板Ｇの左右両辺の縁部を保持する。また、左側および右側の下部保持部３８ｃ，３８ｄは、それぞれの上面に一列に形成されている保持溝Ｍにより基板Ｇの下辺の縁部を保持するようになっている。
この実施形態では、搬送装置１８のチャック部２６上で、さらにはボート３２上で横一列に配置されるバッチ処理枚数の基板Ｇにあっては、奇数番目の基板Ｇの被処理面ＧSの向きと偶数番目の基板Ｇの被処理面ＧSの向きが逆になっている。したがって、相隣接する各一対（奇数番目および偶数番目）の基板Ｇ，Ｇがそれぞれの被処理面ＧS，ＧSを互いに逆向きにして、つまり互いに背中合わせになる。
搬送装置１８側からみて反対側で、ボート３２の保持部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄのそれぞれの一端を一体的に結合している支持板４０の裏面には、永久磁石４２が取り付けられている。一方、ボート搬送部３４の鉛直方向に延びる昇降アーム４４の下端部には電磁石４６が取り付けられている。図示しない励磁回路によって電磁石４６を通電して励磁させると、電磁石４６に永久磁石４２が電磁力によって吸着され、昇降アーム４４にボート３２が一体結合するようになっている。そして、電磁石４６の励磁を止めることにより、昇降アーム４４をボート３２から分離できるようになっている。
昇降アーム４４は、直方体形状のアーム支持部または操作部４８および水平支持部材５０を介して昇降タワー５２の昇降移動軸５４に結合されている。この昇降移動軸５４は、たとえばボールネジ機構からなり、昇降タワー５２の底部に配置されたモータ５６の回転駆動力を鉛直方向の直進駆動に変換して昇降アーム４４を昇降移動させるようになっている。
昇降タワー５２は、処理槽３０の上方で昇降アーム４４が上蓋３６と干渉するのを避けるために、ボート３２の長手方向つまり基板Ｇの配列方向と平行に延びる下部および上部水平ガイドレール６８，７０に沿って移動できるようになっている。これによって、昇降アーム４４は、処理槽３０に出入り可能な第１の位置（作業位置）と、処理槽３０またはその上方空間から傍らに後退した第２の位置（退避位置）との間で移動できるようになっている。
上蓋３６は、処理槽３０の上面開口に対応した形状およびサイズを有し、処理槽３０に隣接して設けられる上蓋操作部７２によって開閉操作されるようになっている。上蓋操作部７２は、たとえばエアシリンダあるいはリニアアクチエータを有し、上蓋３６に結合されている逆さＵ状の操作棒７４を上げ下げすることにより、処理槽３０の上面開口に密着する第１の位置（閉塞位置）と処理槽３０の上面開口から上方に離れる第２の位置（開放位置）との間で上蓋３６を移動させるようになっている。さらに、上蓋操作部７２は、ボート３２および基板Ｇを処理槽３０に出し入れする際に処理槽３０の上方で上蓋３６が昇降アーム４４に干渉するのを避けるために、たとえばボート３２の長手方向と平行に延びる水平ガイドレール７６に沿ってボート搬送部３４側から離れる方向に移動できるようになっている。
図５に、この実施形態の色素吸着ユニット２０における色素溶液供給部および流れ制御部の構成を示す。この実施形態では、処理槽３０内に色素溶液を供給するために第１および第２の色素溶液供給部８０，８２を備え、処理中に処理槽３０内で色素溶液の流れを制御するために第１および第２の流れ制御部８４，８６を備えている。
処理槽３０の左右の内壁（Ｘ方向で対向する一対の内壁）には、左側の上部および下部ポート８８Ｌ，９０Ｌと、右側の上部および下部ポート８８Ｒ，９０Ｒがそれぞれ設けられている。ここで、左側上部ポート８８Ｌおよび右側上部ポート８８Ｒは、処理槽３０の上面開口寄りの高さ位置に設けられ、処理槽３０の長手方向（Ｙ方向）に延在または点在している。また、左側下部ポート９０Ｌおよび右側下部ポート９０Ｒは、処理槽３０の底面寄りの高さ位置に設けられ、処理槽３０の長手方向（Ｙ方向）に延在または点在している。
第１色素溶液供給部８０および第１流れ制御部８４は、処理槽３０の左側上部ポート８８Ｌおよび右側下部ポート９０Ｒに接続されている。一方、第２色素溶液供給部８２および第２流れ制御部８６は、処理槽３０の右側上部ポート８８Ｒおよび左側下部ポート９０Ｌに接続されている。これら色素溶液供給部８０，８２および流れ制御部８４，８６の具体的な構成および作用は後に詳述する。
この色素吸着ユニット２０で用いられる色素溶液は、増感色素を所定の濃度で溶媒に溶かしたものである。増感色素としては、たとえば金属フタロシアニンなどの金属錯体あるいはシアニン系色素、塩基性色素などの有機色素が用いられる。溶媒には、たとえばアルコール類、エーテル類、アミド類、炭化水素などが用いられる。
処理槽３０の底面には１個または複数個のドレイン口９２が設けられている。このドレイン口９２は、ドレイン管９４を介してドレインタンク（図示せず）に通じている。ドレイン管９４の途中には開閉弁９６が設けられている。
図５および図６に示すように、処理槽３０内で一括の色素吸着処理を受けるバッチ処理枚数の基板Ｇは、それらの被処理面ＧSを横に向けて一列に並んだ状態で、ボート３２の保持部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄに左右両辺縁部および下辺縁部を保持されるだけでなく、処理槽３０および上蓋３６にそれぞれ設けられた支持部材９８，１００によって背面および上辺縁部を支持される。
より詳細には、処理槽３０の支持部材９８は、処理槽３０の底面に固着される水平な支持板１０２と、この水平支持板１０２から好ましくは処理槽３０の上面開口近くまで垂直上方に延びる所定数（たとえば２５本）の棒状または板状の本体張出部１０４とを有する。ここで、本体張出部１０４は、ボート３２上に横一列に並んで配置されるバッチ処理枚数（５０枚）の基板Ｇに対応した所定の間隔で同方向（Ｙ方向）に一列に並んで複数設けられている。
上記したように、ボート３２上でバッチ処理枚数の基板Ｇは、相隣接する各一対の基板Ｇ，Ｇがそれぞれの被処理面ＧS，ＧSを互いに逆向きにして、つまり互いに背中合わせになって、一列に配置されている。各本体張出部１０４は、図６および図７に示すように、そのような背中合わせで相隣接する各一対の基板Ｇ，Ｇの間に位置し、それぞれの裏面に対して基板幅方向（Ｘ方向）の中心部で接触し得るようになっている。
また、上蓋３６の支持部材１００は、上蓋３６の下面から垂直下方に延びる所定数（たとえば左右２５対）の棒状または板状の蓋体張出部１０６を有している。ここで、蓋体張出部１０６は、ボート３２上に横一列に並んで配置されるバッチ処理枚数（５０枚）の基板Ｇに対応した所定の間隔で同方向（Ｙ方向）に二列に並んで複数設けられている。
なお、上蓋３６の下面の周縁部には、処理槽３０の上面開口を塞いだときに処理槽３０の内部を密閉するためのシール部材たとえばＯリング１０８が取り付けられている。
図６に示すように、処理槽３０内で背中合わせに相隣接する各一対の基板Ｇ，Ｇのうち、一方の基板Ｇは反対側の隣の基板Ｇとはそれぞれの被処理面ＧS，ＧSを互いに対向させ、他方の基板Ｇも反対側の隣の基板Ｇとはそれぞれの被処理面ＧS，ＧSを互いに対向させている。このようにそれぞれの被処理面ＧS，ＧSを互いに向け合う隣同士の一対の基板Ｇ，Ｇの間には、本体張出部１０４または蓋体張出部１０６のいずれも存在せず、基板の幅方向（Ｘ方向）で色素溶液が自由かつ円滑に流れやすい流通スペースＲＳになっている。
これに対して、背中合わせで相隣接する各一対の基板Ｇ，Ｇの間は、上記のように本体張出部１０４および蓋体張出部１０６がバッフルとして働くために、基板の幅方向（Ｘ方向）で色素溶液が流れ難い滞留スペースＴＳになっている。
このように、処理槽３０内では、基板Ｇの配列方向（Ｙ方向）に沿って、流通スペースＲＳと滞留スペースＴＳとが基板Ｇを挟んで交互に形成される。これによって、ボート３２上の各基板Ｇは、その被処理面ＧSが流通スペースＲＳに臨み、その裏面が滞留スペースＴＳに臨むようになっている。
この実施形態では、左側ポート８８Ｌ，９０Ｌおよび右側ポート８８Ｒ，９０Ｒの吐出口（または吸引口）は、各流通スペースＲＳを介して基板幅方向（Ｘ方向）で対向する位置に配置されている。これにより、後述するように、たとえば第２流れ制御部８６を作動させて、右側上部ポート８８Ｒおよび左側下部ポート９０Ｌを用いて処理槽３０内で色素溶液の流れを制御するときは、右側上部ポート８８Ｒより処理槽３０内に導入された色素溶液の多くが各基板Ｇの被処理面ＧSに沿って各流通スペースＲＳ内を流れて、出口（吸引口）の左側下部ポート９０Ｌへ到達するようになっている。
この実施形態では、図６に示すように、基板配列方向（Ｙ方向）において、流通スペースＲＳの幅サイズを相対的に大きくし、滞留スペースＴＳの幅サイズを相対的に小さくしている。これによって、処理槽３０内を流れる色素溶液が各基板Ｇの被処理面ＧSに形成されている多孔質半導体層２０４（図１９）に浸透する効率を一層向上させることができる。
図８に、この実施形態における色素溶液供給部８０，８２および流れ制御部８４，８６の具体的な一構成例を示す。
第１色素溶液供給部８０および第１流れ制御部８４は、第１タンク１１０、第１ポンプ１１２、第１制御弁１１４、複数の開閉弁１１６〜１２６および複数の配管１２８〜１３６を一部または全部共通に有している。ここで、第１タンク１１０は、色素吸着処理に用いる色素溶液を貯留する。第１ポンプ１１２の入側は、配管１２８を介して第１タンク１１０に接続されている。配管１２８の途中には、開閉弁１１６が設けられている。第１ポンプ１１２の出側は、第１制御弁１１４および配管１３０を介して処理槽３０の左側上部ポート８８Ｌに接続されるとともに、第１制御弁１１４および配管１３２を介して処理槽３０の右側下部ポート９０Ｒに接続されている。
配管１３０の途中には開閉弁１１８が設けられ、配管１３２の途中には開閉弁１２０，１２２が設けられている。配管１３４は、開閉弁１１６とポンプ１１２の入側との間で配管１２８上に設けられたノードＮ1と、開閉弁１１８と左側上部ポート８８Ｌとの間で配管１３０上に設けられたノードＮ2と結んでいる。この配管１３４の途中に開閉弁１２４が設けられている。また、配管１３６は、上記ノードＮ1と、開閉弁１２０，１２２の間で配管１３２上に設けられたノードＮ3とを結んでいる。この配管１３６の途中に開閉弁１２６が設けられている。 第１タンク１１０には、色素溶液の温度を色素吸着処理に適した所定温度（たとえば４０℃〜６０℃）に調節するための温調器１３８が取り付けられている。
一方、第２色素溶液供給部８２および第１流れ制御部８６は、第２タンク１４０、第２ポンプ１４２、第２制御弁１４４、複数の開閉弁１４６〜１５６および複数の配管１５８〜１６６を一部または全部共通に有している。ここで、第２タンク１４０は、色素吸着処理に用いる色素溶液を貯留する。第２ポンプ１４２の入側は、配管１５８を介して第２タンク１４０に接続されている。配管１５８の途中には、開閉弁１４６が設けられている。第２ポンプ１４２の出側は、第２制御弁１４４および配管１６０を介して処理槽３０の右側上部ポート８８Ｒに接続されるとともに、第２制御弁１４４および配管１６２を介して処理槽３０の左側下部ポート９０Ｌに接続されている。
配管１６０の途中には開閉弁１４８が設けられ、配管１６２の途中には開閉弁１５０，１５２が設けられている。配管１６４は、開閉弁１４６とポンプ１４２の入側との間で配管１５８上に設けられたノードＮ4と、開閉弁１４８と右側上部ポート８８Ｒとの間で配管１６０上に設けられたノードＮ5と結んでいる。この配管１６４の途中に開閉弁１５４が設けられている。また、配管１６６は、上記ノードＮ4と、開閉弁１５０，１５２の間で配管１６２上に設けられたノードＮ6とを結んでいる。この配管１６６の途中に開閉弁１５６が設けられている。第２タンク１４０には、色素溶液の温度を色素吸着処理に適した所定温度（たとえば４０℃〜６０℃）に調節するための温調器１６８が取り付けられている。
上記構成の色素溶液供給部８０，８２および流れ制御部８４，８６内の各部（ポンプ、制御弁、開閉弁）はすべてコントローラ１７０の制御の下で動作する。コントローラ１７０は、マイクロコンピュータおよび所要のインタフェースを有しており、上述した可動系（図３、図４）も含めて、この色素吸着ユニット２０内の各部の動作および装置全体の動作（シーケンス）を制御する。
なお、処理槽３０には圧力計１７２が取り付けられている。この圧力計１７２は、処理槽３０内部の所定の位置（たとえば上面開口に近接した位置）で圧力を計測する。コントローラ１７０は、圧力計１７２から圧力測定値ＫPを監視またはフィードバックして、流れ制御部８４，８６の動作を制御する。

［色素吸着ユニットの作用／基板搬入動作］
次に、図９〜図１２を参照して、この色素吸着ユニット２０においてバッチ方式の色素吸着処理を受けるべき未処理の基板Ｇを処理槽３０の中に搬入する動作を説明する。
搬送装置１８（図１、図２）は、チャック部２６によりバッチ処理枚数（５０枚）の未処理基板Ｇを横一列に並べて把持した状態で、搬送駆動部２８によりレール２７上をローダ・アンローダ部１２から色素吸着ユニット２０まで移動して来る（図９Ａ）。
この時、色素吸着ユニット２０の処理槽３０内には、基板Ｇを載せていない空状態のボート３２が入っている。ボート搬送部３４は、昇降アーム４４をボート３２から離して退避させている。上蓋操作部７２は、搬送装置１８が来るのに先立ち、上蓋３６を持ち上げて、処理槽３０の上方に、しかも昇降アーム４４と干渉しない位置へ退避させる（図９Ｂ）。こうして、搬送装置１８は、未処理基板Ｇを把持しているチャック部２６を処理槽３０の真上に付ける。
この直後に、ボート搬送部３４は、昇降アーム４４を退避位置から作業位置へ移動させてボート３２の中に降ろし、電磁石４６を励磁して、昇降アーム４４をボート３２に結合させる。次いで、ボート搬送部３４は、昇降アーム４４を空の状態のボート３２と一体に持ち上げる（図１０）。
このボート３２の上昇移動により、ボート３２の保持部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄに形成されている各保持溝Ｍが各対応する基板Ｇの左右側辺および下辺の縁部に係合する。搬送装置１８は、ボート３２の上昇移動に連動して、左右の可動チャックアーム２６ｂ，２６ｃを外側に退避させる。こうして、処理槽３０の真上で、バッチ処理枚数（５０枚）の未処理基板Ｇが横一列に並んだ状態を保ったまま、搬送装置１８のチャック部２６からボート３２に移し替えられる（図１１Ａ、図１１Ｂ）。
この後、搬送装置１８は、ボート３２と処理槽３０の間の高さ位置でチャック部２６を横（Ｘ方向）へ移動させ、色素吸着ユニット２０から他のユニット（２２，２４）あるいはローダ・アンローダ１２へ向かう。
搬送装置１８が去った後、ボート搬送部３４は、昇降アーム４２をボート３２と一体に降ろし、昇降アーム４２、ボート３２およびボート３２の所定枚数（５０枚）の未処理基板Ｇを処理槽３０の中に搬入または収容する（図１２Ａ、図１２Ｂ）。なお、この時、処理槽３０内に色素溶液が入っていてもよいが、全然入ってなくて空であっても構わない。
こうして、バッチ処理枚数の未処理の基板Ｇがボート３２上に横一列に並べられた状態で処理槽３０内に搬入されると、ボート搬送部３４は、電磁石４６の励磁を解除して、昇降アーム４２をボート３２から離し、処理槽３０の外へ退避させる。この直後に、上蓋操作部７２は、上蓋３６を降ろして、処理槽３０の上面開口を上蓋３６で塞ぐ。なお、色素吸着処理中は、処理槽３０の内部から上蓋３６に大きな圧力が加わるので、この内部圧力に抗して上蓋３６を上から押さえ付ける必要がある。このように処理中に上蓋３６を押さえ付けて処理槽３０内の密閉性を保つ機能を、上蓋操作部７２に担わせることができる。

［色素吸着ユニットの作用／色素溶液供給・流れ制御の動作］
次に、図１３Ａ〜１３Ｈを参照して、この色素吸着ユニット２０における色素溶液供給および流れ制御の作用を説明する。
先ず、上記のようにバッチ処理枚数の未処理基板Ｇを横一列に並べて保持するボート３２が処理槽３０内に搬入された時点で、処理槽３０内に色素溶液が入っていない場合、あるいは入っていても足りない場合は、最初に色素溶液供給モードが選択される。
通常、色素溶液供給モードでは、第１および第２色素溶液供給部８０，８２が同時に作動する。より詳細には、図１３Ａに示すように、第１色素溶液供給部８０においては、第１ポンプ１１２をオンにするとともに、開閉弁１１６，１１８，１２０，１２２を開（オン）状態にし、他の開閉弁１２４，１２６を閉（オフ）状態にする。これにより、第１ポンプ１１２により第１タンク１１０から汲み上げられた色素溶液は、配管１３０，１３２を通って左側上部ポート８８Ｌおよび右側下部ポート９０Ｒより処理槽３０内に供給される。
また、第２色素溶液供給部８２においては、第２ポンプ１４２をオンにするとともに、開閉弁１４６，１４８，１５０，１５２を開（オン）状態にし、他の開閉弁１５４，１５６を閉（オフ）状態にする。これにより、第２ポンプ１４２により第２タンク１４０から汲み上げられた色素溶液は、配管１６０，１６２を通って右側上部ポート８８Ｒおよび左側下部ポート９０Ｌより処理槽３０内に供給される。
もっとも、処理槽３０内で色素溶液の不足分があまり多くない場合は、第１および第２色素溶液供給部８０の片側のみ、たとえば第１色素溶液供給部８０のみを作動させてもよい。その場合、左側上部ポート８８Ｌおよび右側下部ポート９０Ｒの双方を用いてもよいが、一方のみを用いてもよい。たとえば、左側上部ポート８８Ｌのみを供給ポートに用いる場合は、配管１２８の開閉弁１１６および配管１３２の開閉弁１１８のみを開（オン）状態とし、他のすべての開閉弁を閉（オフ）状態に保てばよい。
また、色素溶液供給モードにおいて、ドレイン配管９４の開閉弁９６を開けることにより、処理槽３０内で色素溶液の旧液を新液と置換することも可能である。
なお、色素溶液供給モードを作動させるときは、それによって処理槽３０の中を色素溶液で満たすのが好ましい。そのためには、処理槽３０内に未処理基板Ｇを搬入した後に、上蓋操作部７２の動作を遅らせ、色素溶液供給部８０，８２により処理槽３０を色素溶液で満杯にしてから、上蓋３６を降ろして処理槽３０の上面開口を塞ぐようにしてもよい。
上記のようにして色素溶液供給部８０，８２による処理槽３０への色素溶液の充填または補充が完了すると、色素吸着処理が開始される。通常は、色素吸着処理の開始と同時に、流れ制御部８４，８６が動作を開始する。
流れ制御部８４，８６の動作では、処理槽３０内の処理溶液の流れに関連して多種多様なモードを選択することができる。たとえば、図１３Ｂまたは図１３Ｃに示すように、第２流れ制御部８６を止めて、第１流れ制御部８４のみを動作させるモード（第１、第２流れモード）を選択することができる。
図１３Ｂの第１流れモードでは、第１流れ制御部８４が、第１ポンプ１１２をオンにするとともに、開閉弁１１８，１２２，１２６を開（オン）状態にし、他の開閉弁１１６，１２０，１２４を閉（オフ）状態にする。これにより、第１ポンプ１１２の出側より吐出された色素溶液は、第１制御弁１１４および配管１３０を通って左側上部ポート８８Ｌより処理槽３０内に導入される。そして、右側下部ポート９０Ｒから処理槽３０の外に出た色素溶液は、配管１３２，１３６，１２８を通って第１ポンプ１１２の入側に戻る。一方、第２流れ制御部８６は、第２ポンプ１４２および開閉弁１４６〜１５６をすべてオフ状態に保つ。
このように、第１流れモードが選択されると、処理槽３０内では、左側上部ポート８８Ｌから右側下部ポート９０Ｒに向かって色素溶液の流れが形成される。すなわち、左側上部ポート８８Ｌの各吐出口から出た色素溶液は、その正面に広がる各流通スペースＲＳを通って向かい側の右側下部ポート９０Ｒの各吸引口へ到達する。右側上部ポート８８Ｒおよび左側下部ポート９０Ｌは、色素溶液の出入りがない。
処理槽３０の上面開口は上蓋３６によって密閉されているので、上面開口が大気に開放されているときよりも槽内の圧力は相当高く、この高圧下で各流通スペースＲＳ内に色素溶液の流れが形成される。ここで、処理槽３０内に収容されているボート３２上のすべての基板Ｇが、それぞれの被処理面ＧSを流通スペースＲＳに臨ませて、高圧の色素溶液の流れに晒される。これにより、各基板Ｇの被処理面ＧSに色素溶液が迅速かつ円滑に浸透し、被処理面ＧSの多孔質半導体層２０４では、その表層部で色素同士の凝集または会合が起り難く、内奥部に向かって色素が効率よく速やかに吸着される。
図１３Ｃの第２流れモードでは、第１流れ制御部８４が、第１ポンプ１１２をオンにするとともに、開閉弁１２０，１２２，１２４を開（オン）状態にし、他の開閉弁１１６，１１８，１２６を閉（オフ）状態にする。これにより、第１ポンプ１１２の出側より吐出された色素溶液は、第１制御弁１１４および配管１３２を通って右側下部ポート９０Ｒより処理槽３０内に導入される。そして、右側上部ポート８８Ｌから処理槽３０の外に出た色素溶液は、配管１３０，１３４，１２８を通って第１ポンプ１１２の入側に戻る。一方、第２流れ制御部８６は、第２ポンプ１４２および開閉弁１４６〜１５６をすべてオフ状態に保つ。
このように、第２流れモードによれば、処理槽３０内では、右側下部ポート９０Ｒから左側上部ポート８８Ｌに向かって色素溶液の流れが形成される。すなわち、右側下部ポート９０Ｒの各吐出口から出た色素溶液は、その正面に広がる各流通スペースＲＳを通って向かい側の左側上部ポート８８Ｌの各吸引口へ到達する。やはり、右側上部ポート８８Ｒおよび左側下部ポート９０Ｌは、色素溶液の出入りがない。
この場合も、処理槽３０内に収容されているボート３２上のすべての基板Ｇが、それぞれの被処理面ＧSを流通スペースＲＳに臨ませて、高圧の色素溶液の流れに晒される。これにより、各基板Ｇの被処理面ＧSに色素溶液が迅速かつ円滑に浸透し、被処理面ＧSの多孔質半導体層２０４では、その表層部で色素同士の凝集または会合が起り難く、内奥部に向かって色素が効率よく速やかに吸着される。
また、この実施形態においては、図１３Ｄまたは図１３Ｅに示すように、第１流れ制御部８４を止めて、第２流れ制御部８６のみを動作させるモード（第３、第４流れモード）を選択することもできる。
図１３Ｄの第３流れモードでは、第２流れ制御部８が、第２ポンプ１４２をオンにするとともに、開閉弁１４８，１５２，１５６を開（オン）状態にし、他の開閉弁１４６，１５０，１５４を閉（オフ）状態にする。これにより、第２ポンプ１４２の出側より吐出された色素溶液は、第２制御弁１４４および配管１６０を通って右側上部ポート８８Ｒより処理槽３０内に導入される。そして、左側下部ポート９０Ｌから処理槽３０の外に出た色素溶液は、配管１６２，１６６，１５８を通って第２ポンプ１４２の入側に戻る。一方、第１流れ制御部８４は、第１ポンプ１１２および開閉弁１１６〜１２６をすべてオフ状態に保つ。
このように、第３流れモードが選択されると、処理槽３０内では、右側上部ポート８８Ｒから左側下部ポート９０Ｌに向かって色素溶液の流れが形成される。すなわち、右側上部ポート８８Ｒの各吐出口から出た色素溶液は、その正面に広がる各流通スペースＲＳを通って向かい側の左側下部ポート９０Ｌの各吸引口へ到達する。左側上部ポート８８Ｌおよび右側下部ポート９０Ｒは、色素溶液の出入りがない。
この場合も、処理槽３０内に収容されているボート３２上のすべての基板Ｇが、それぞれの被処理面ＧSを流通スペースＲＳに臨ませて、高圧の色素溶液の流れに晒される。これにより、各基板Ｇの被処理面ＧSに色素溶液が迅速かつ円滑に浸透して、被処理面ＧSの多孔質半導体層２０４に表層から内奥に向かって色素が効率よく速やかに吸着される。
図１３Ｅの第４流れモードでは、第２流れ制御部８６が、第２ポンプ１４２をオンにするとともに、開閉弁１５０，１５２，１５４を開（オン）状態にし、他の開閉弁１４６，１４８，１５６を閉（オフ）状態にする。これにより、第２ポンプ１４２の出側より吐出された色素溶液は、第２制御弁１４４および配管１６２を通って左側下部ポート９０Ｌより処理槽３０内に導入される。そして、右側上部ポート８８Ｒから処理槽３０の外に出た色素溶液は、配管１６０，１６４，１５８を通って第２ポンプ１４２の入側に戻る。一方、第１流れ制御部８４は、第１ポンプ１１２および開閉弁１１６〜１２６をすべてオフ状態に保つ。
このように、第４流れモードによれば、処理槽３０内では、左側下部ポート９０Ｌから右側上部ポート８８Ｒに向かって色素溶液の流れが形成される。すなわち、左側下部ポート９０Ｌの各吐出口から出た色素溶液は、その正面に広がる各流通スペースＲＳを通って向かい側の右側上部ポート８８Ｒの各吸引口へ到達する。やはり、左側上部ポート８８Ｌおよび右側下部ポート９０Ｒは、色素溶液の出入りがない。
この場合も、処理槽３０内に収容されているボート３２上のすべての基板Ｇが、それぞれの被処理面ＧSを流通スペースＲＳに臨ませて、高圧の色素溶液の流れに晒される。これにより、各基板Ｇの被処理面ＧSに色素溶液が迅速かつ円滑に浸透して、被処理面ＧSの多孔質半導体層２０４に表層から内奥に向かって色素が効率よく速やかに吸着される。
上記のような第１〜第４流れモードにおいては、処理槽３０の中と外との間で色素溶液を循環させるため、色素吸着処理の進行に伴って色素溶液中の色素が次第に減少し、色素溶液の濃度が次第に低下していく。したがって、色素溶液の濃度を設定範囲内に保持または回復させるために、色素吸着処理の途中で、たとえば図１３Ｆに示すように、ドレイン管９４の開閉弁９６を開（オン）状態にして、処理槽３０内で色素溶液の旧液を新液と置換しながら色素溶液の流れを制御するモード（第５流れモード）に適宜切り換えるのが好ましい。
この第５流れモードにおいては、第１および第２流れ制御部８４，８６が、第１および第２ポンプ１１２，１４２をそれぞれオンにするとともに、開閉弁（１１６，１１８）、（１４６，１４８）をそれぞれ開（オン）状態にし、他の開閉弁（１２０，１２２，１２４，１２６）、（１５０，１５２，１５４，１５６）をそれぞれ閉（オフ）状態にする。これにより、第１および第２ポンプ１１２，１４２の出側より吐出された色素溶液（新液）は、第１および第２制御弁１１４，１４４および配管１３０，１６０を通って左側および右側上部ポート８８Ｌ，８８Ｒより処理槽３０内に導入される。一方、ドレイン口９２から処理槽３０の外に出た色素溶液（旧液）は、ドレイン管９４を通ってドレインタンクへ送られるか、または回収される。こうして、処理槽３０内で上から下（底）に向かって色素溶液の新旧置換が行われる。
この時、処理槽３０内では、左側および右側上部ポート８８Ｌ，８８Ｒの各吐出口から出た色素溶液は、その正面に広がる各流通スペースＲＳを通って底部のドレイン口へ到達する。この場合も、処理槽３０内に収容されているボート３２上のすべての基板Ｇが、それぞれの被処理面ＧSを流通スペースＲＳに臨ませて、高圧の色素溶液の流れに晒される。これにより、各基板Ｇの被処理面ＧSに色素溶液が迅速かつ円滑に浸透して、被処理面ＧSの多孔質半導体層２０４に表層から内奥に向かって色素が効率よく速やかに吸着される。なお、第５流れモードの一態様として、第１および第２流れ制御部８４，８６の一方のみを作動させて他方を止めておくことも可能である。
この実施形態においては、上記のような多種類の流れモードを任意に組み合わせて、色素吸着処理のシーケンスをプログラミングすることができる。このように、処理中に処理槽３０内における色素溶液の流れ方向を多種・多様に切り換えることが可能であり、これによって、各基板Ｇの被処理面ＧSに対する色素溶液の浸透を一層促進し、色素吸着の効率または速度を一層高めることができる。
さらに、この実施形態においては、第１および第２流れ制御部８４，８６に設けられる制御弁１１４，１４４の圧力制御機能または流量制御機能を利用して、処理中に処理槽３０内の色素溶液の圧力または流量を任意に可変することも可能である。この種の色素吸着処理は、上記のように、基板の被処理面の多孔質半導体層に色素溶液を浸み込ませて、半導体層の表層から内奥に向かって色素を吸着させるので、処理時間の経過につれて色素吸着の効率または速度が低下しやすくなる。そこで、処理時間の経過と共に処理槽３０内の圧力または流量を線型的に上げていく方法、あるいは処理時間の途中（特に好ましくは後半または終了間際）で処理槽３０内の圧力または流量をステップ的に上げる方法を好適に採ることができる。
上記のように、この実施形態の色素吸着ユニット２０においては、処理槽３０内に高圧下で色素溶液の流れが形成され、その色素溶液の流れの中に基板Ｇの被処理面ＧSが晒されることにより、処理中に基板被処理面ＧSの多孔質半導体層２０４の表層部で色素同士の凝集または会合が起り難く、多孔質半導体層２０４の内奥へ色素が効率よく浸透し、多孔質半導体層２０４への色素吸着が高速に進行する。この実施形態の技法を用いることによって、色素増感太陽電池の製造プロセスにおける色素吸着処理の所要時間を大幅に短縮することが可能であり、たとえば１回のバッチ処理を１０分以内で済ますことも可能である。
また、この実施形態の色素吸着ユニット２０においては、処理槽３０内でバッチ方式の色素吸着処理を受ける複数の基板Ｇは、処理槽３０および上蓋３６にそれぞれ設けられた支持部材９８，１００によって背面および上辺縁部を支持されるので、色素溶液の流れの中で、特に流通スペースＲＳ側から受ける圧力に対して撓んだり傾いたりすることが少ない。これによって、基板Ｇの破損または変形を防止することができる。なお、支持部材９８，１００の張出部１０４，１０６が基板Ｇの裏面と接触するときは、面接触、線接触または点接触のいずれであってもよい。いずれの接触形態においても、基板Ｇの被処理面ＧSは何の影響も受けない。
支持部材９８，１００の張出部１０４，１０６は、このように処理槽３０内で基板Ｇの姿勢を安定に保つだけでなく、上述したように基板Ｇの裏面に沿った色素溶液の流れを抑制し、その反射的効果として基板Ｇのおもて面（被処理面）ＧSに沿った色素溶液の流れを促進し、ひいては色素吸着効率を促進する作用を奏する。
なお、所定の処理時間が経過して上記のようなバッチ方式の色素吸着処理が終了すると、色素溶液供給部８０，８２および流れ制御部８４，８６のすべてが動作を停止させている状態の下で、処理槽３０から処理済みの基板Ｇを搬出する動作が行われる。この処理済み基板の搬出動作は、図示省略するが、上述した未処理基板の搬入動作と逆の手順、つまり時間を巻き戻すような手順で行われる。
すなわち、最初に、上蓋操作部７２が作動して上蓋３６を上方へ持ち上げて、処理槽３０の上面開口を大気に開放する。しかる後、ボート搬送部３４が、昇降アーム４４を退避位置から作業位置へ移動させてボート３２の中に降ろし、電磁石４６を励磁して、昇降アーム４４をボート３２に結合させる。そして、処理済み基板Ｇを載せているボート３２を昇降アーム４４と一体に持ち上げる。この直後に、搬送装置１８（図１、図２）が、チャック部２６に基板を把持していない空状態で、かつ左右の可動チャックアーム２６ｂ，２６ｃを外側に広げた状態で色素吸着ユニット２６まで移動し、チャック部２６を処理槽３０の真上に付ける。そして、ボート搬送部３４がボート３２を降ろすのと同時に、搬送装置１８が所定のタイミングで左右の可動チャックアーム２６ｂ，２６ｃを内側に寄せて、両可動チャックアーム２６ｂ，２６ｃの各保持溝に各基板Ｇの左右側辺を保持させる。このボート３２の下降移動およびチャック部２６のチャック動作により、バッチ処理枚数の処理済み基板Ｇが横一列に並んだ状態を保ったまま、ボート３２から搬送装置１８のチャック部２６に移し替えられる。
搬送装置１８は、上記のようにしてバッチ処理枚数の処理済み基板Ｇを受け取ると、色素吸着ユニット２０から隣のリンスユニット２２へ移動して、それら処理済み基板Ｇにリンス処理を受けさせる。リンスユニット２２は、公知の装置構成を有し、たとえばリンスノズルによりリンス液を処理済み基板Ｇに万遍に吹き掛けて、各基板Ｇのおもて面および裏面に付いていた色素溶液をリンス液に置換する。
リンスユニット２２でリンス処理を終えたバッチ処理枚数の処理済み基板Ｇは、搬送装置１８によって隣の乾燥ユニット２４へ搬入される。乾燥ユニット２４も、公知の装置構成を有し、たとえばエアノズルにより乾燥空気または（窒素ガス）を各基板に吹き掛けて、各基板Ｇのおもて面および裏面に付いていたリンス液を除去する。
乾燥ユニット２２における乾燥処理を終えたバッチ処理枚数の処理済み基板Ｇは、搬送装置１８によって隣のローダ・アンローダ部１２へ移送される。この実施形態では、ローダ・アンローダ部１２において、搬送装置１８のチャック部２６からバッチ処理枚数（５０枚）の処理済み基板Ｇが２５枚ずつ２組に分かれて２つのカセットＣに移し替えられる。その際、背中合わせになっていた隣同士の基板Ｇ，Ｇの向きを全部同じ向きに揃えてカセットＣに収納することも可能である。カセットＣに移し替えられた処理済みの基板Ｇは、移送アーム１６により、セット搬入／搬出部１０へ移され、搬送車または搬送ロボットによってこの色素吸着処理システム（図１）から払い出しされる。

［他の実施形態または変形例］
上述した実施形態では、第１および第２流れ制御部８４，８６に設けられる制御弁１１４，１４４の圧力制御機能を利用して、処理槽３０内の圧力を可変または調節することができる。しかし、処理槽３０内の圧力についてより大きな振幅または可変範囲を得るために、たとえば図１４に示すように、処理槽３０の底部にベローズ１７０を取り付け、このベローズ１７０をシリンダ等の直進駆動部１７２によって伸縮運動させる構成を好適に採ることができる。この場合、図１４の（ａ）に示すように、駆動軸１７４を前進または上昇させてベローズ１７０を縮めると、処理槽３０の容積が減少して圧力が上昇する。反対に、図１４の（ｂ）に示すように、駆動軸１７４を後退または下降させてベローズ１７０を伸ばすと、処理槽３０の容積が増大して圧力が低下する。
別の実施例として、図１５に示すように、剛性の材質からなる外槽１７８の内側に密閉可能な隙間１８０を挟んで可撓性材質からなる一回り小さな処理槽３０'を収容するナウパック（商品名）方式の構成も可能である。この場合、隙間１８０内に流体たとえば圧縮空気を外から出し入れすることにより、処理槽３０'を収縮または膨張させて、処理槽３０'内の圧力を可変または調整することができる。
上述した実施形態では、処理槽３０および上蓋３６の双方に基板Ｇを裏面側で支持する支持部材９８，１００をそれぞれ設けた、しかし、処理槽３０または上蓋３６のいずれか片方のみに支持部材９８（１００）を設ける構成も可能である。
また、たとえば図１６の（ａ）に示すように、処理槽３０に設ける支持部材９８の本体張出部１０４を複数本（たとえば３本）とする構成も可能である。あるいは、たとえば図１６の（ｂ），（ｃ）に示すように、上蓋３６に設ける支持部材１００の蓋体張出部１０６を基板Ｇの下端付近に届く位置まで長く延ばす構成も可能である。
上述した実施形態では、処理槽３０内でボート３２上に保持されるバッチ処理枚数の基板Ｇは、相隣接する各一対の基板Ｇ，Ｇがそれぞれの被処理面ＧS，ＧSを互いに逆向きにして、つまり互いに背中合わせになって配置される。そして、それら一対の基板Ｇ，Ｇの間のスペースＴＳに本体張出部１０４および蓋体張出部１０６が配置（挿入）される構成が採られた。しかし、ボート３２上で基板Ｇの全部（または一部）がそれぞれの被処理面を同じ向きにして横一列に配置される構成も可能であり、その場合にも図１７の（ａ），（ｂ）に示すように各基板Ｇの裏面側に基板支持部９８の本体張出部１０４を配置（挿入）する構成、および／または図１７の（ｃ），（ｄ）に示すように各基板Ｇの裏面側に基板支持部１００の蓋体張出部１０６を配置（挿入）する構成を採ることができる。
もっとも、このようにボート３２上で基板Ｇの全部（または一部）がそれぞれの被処理面を同じ向きにして横一列に配置される構成において、基板支持部９８の本体張出部１０４および／または基板支持部１００の蓋体張出部１０６を設ける場合は、基板Ｇの被処理面側に十分なスペース（流通スペース）を確保するうえで、処理槽３０の全体のスペースが大きくなる一面もある。
また、基板支持部９８，１００の張出部１０４，１０６は、縦方向のみに延びる構成に限定されず、たとえば図１８に示すように横方向に延びる構成、あるいは図１９に示すように格子状に延びる構成を採ることも可能である。
また、上記した実施形態において、基板支持部９８，１００の張出部１０４，１０６は、基板Ｇを裏面側で保持する機能だけでなく、基板の裏面に沿った色素溶液の流れを抑制する機能も担っていた。しかし、張出部１０４，１０６が、基板Ｇを裏面に接触することなく、つまり基板支持機能を有さずに、基板の裏面に沿った色素溶液の流れを抑制するバッフル機能のみを有する構成も可能である。
また、処理槽３０に設けられるポートの形態、構成または個数も種種の変形が可能である。たとえば、上述した実施形態では、処理槽３０に左側上部ポート８８Ｌ，右側上部ポート８８Ｒ、左側下部ポート９０Ｌ，右側下部ポート９０Ｒが設けられ、色素溶液供給部８０，８２および流れ制御部８４，８６はこれらのポート８８Ｌ，８８Ｒ，９０Ｌ，９０Ｒの一部または全部を共用した。しかし、色素溶液供給部８０，８２および／または流れ制御部８４，８６が各々個別のポートを用いる方式も可能ある。
また、ボート３２回りの構成も種種の変形が可能である。たとえば、上記した実施形態においては、ボート３２にボート搬送部３４の昇降アーム４４を電磁力により着脱可能に結合させるために、ボート３２に永久磁石４２を取り付け、昇降アーム４４に電磁石４６を取り付ける構成を採っている。しかし、電磁力の代わりに、メカニカルな着脱方式によってボート３２に昇降アーム４４を結合する構成を採ることも可能である。
あるいは、図示省略するが、ボート３２に昇降アーム４４を一体に結合するとともに、上蓋３６を昇降アーム４４に着脱可能に固定する上蓋固定部（図示せず）を備える構成も可能である。この場合、色素吸着処理のためにボート３２を複数（バッチ処理枚数）の基板Ｇと一緒に処理槽３０の中に収容する間は、該上蓋固定部により昇降アーム４４に上蓋３６を固定した状態で処理槽３０の上面開口を上蓋３６で塞いでおく。そして、処理槽３０の外で、ボート３２にそれら複数の基板Ｇをローディングし、またはボート３２からそれら複数の基板Ｇをアンローディングする時は、上蓋固定部を解除させて、昇降アーム４４上で上蓋３６を退避させ、または昇降アーム４４から上蓋３６を分離させる。
本発明は、上述したように色素増感太陽電池の製造プロセスにおいて多孔質の半導体層に増感色素を吸着させる工程に特に好適に適用できる。しかし、基板の被処理面に形成されている任意の多孔質半導体層あるいは任意の薄膜に任意の色素を吸着させる処理に本発明は適用可能である。
１０ 色素吸着処理ユニット
１８ 搬送装置
２０ 色素吸着ユニット（色素吸着装置）
２６ チャック部
２８ 搬送駆動部
３０ 処理槽
３２ ボート
３４ ボート搬送部
３６ 上蓋
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ 保持部
４４ 昇降アーム
４６ 電磁石
７２ 上蓋操作部
８０ 第１色素溶液供給部
８２ 第２色素溶液供給部
８４ 第１流れ制御部
８６ 第２流れ制御部
８８Ｌ 左側上部ポート
８８Ｒ 右側上部ポート
９０Ｌ 左側上部ポート
９０Ｒ 右側上部ポート
９８，１００ 基板支持部
１０４ 本体張出部
１０６ 蓋体張出部
１７０ コントローラ

Claims (28)

  1. 基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる色素吸着装置であって、
    前記基板の被処理面を横に向けて前記基板を一列に複数並べて着脱可能に保持するボートと、
    前記ボートおよびこれに保持される前記複数の基板を上面開口から出し入れ可能に収容する処理槽と、
    前記処理槽の上面開口を塞ぐための上蓋と、
    前記ボートを前記処理槽に出し入れするための第１の搬送部と、
    前記処理槽内で前記ボートに保持される前記複数の基板が前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液に浸かるように、前記処理槽内に前記色素溶液を供給する色素溶液供給部と、
    処理中に前記処理槽内で前記色素溶液の流れを制御するための流れ制御部と
    を有する色素吸着装置。
  2. 処理中に前記上蓋を被せられている前記処理槽内の前記色素溶液の液面の圧力は大気圧よりも高い、請求項１に記載の色素吸着装置。
  3. 処理中に前記上蓋を被せられている前記処理槽の内部が隙間なく前記色素溶液で満たされる、請求項１に記載の色素吸着装置。
  4. 前記処理槽にそれぞれ少なくとも１つの第１および第２のポートが設けられ、
    前記色素溶液供給部は、前記第１および第２のポートの少なくとも一方を用いて前記処理槽への前記色素溶液の供給を行い、
    前記流れ制御部は、前記第１のポートと前記第２のポートとを用いて前記色素溶液の流れの制御を行う、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  5. 前記流れ制御部は、前記処理槽の中と外との間で前記色素溶液を循環させる、請求項４に記載の色素吸着装置。
  6. 前記色素溶液供給部は、前記第１のポートと前記第２のポートとを用いて前記処理槽内で前記色素溶液の旧液を新液と置換する、請求項４に記載の色素吸着装置。
  7. 前記流れ制御部は、前記第１のポートと前記第２のポートとを用いて前記処理槽内で前記色素溶液の旧液を新液と置換しながら前記色素溶液の流れを制御する、請求項４に記載の色素吸着装置。
  8. 前記処理槽に排液用の第３のポートが設けられ、
    前記色素溶液供給部は、前記第１および第２のポートの少なくとも一方と前記第３のポートとを用いて前記処理槽内で前記色素溶液の旧液を新液と置換し、
    前記流れ制御部は、前記第１および第２のポートの少なくとも一方と前記第３のポートとを用いて前記処理槽内で前記色素溶液の旧液を新液と置換しながら前記色素溶液の流れを制御する、
    請求項４または請求項５に記載の色素吸着装置。
  9. 前記流れ制御部は、処理中に前記色素溶液の流れの向きを可変する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  10. 前記流れ制御部は、処理中に前記色素溶液の流量を可変する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  11. 前記流れ制御部は、処理中に前記処理槽内の圧力を可変する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  12. 前記処理槽内で前記ボートから独立して各々の前記基板をその裏面に接触して支持する基板支持部を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  13. 前記基板支持部は、前記ボート上に一列に並んで保持される前記複数の基板に対応した間隔で一列に並んで前記処理槽に設けられる複数の支持部材を有し、各々の前記支持部材が各対応する前記基板の裏面に接触し得る、請求項１２に記載の色素吸着装置。
  14. 各々の前記支持部材は、前記処理槽の底部から上方に延びる棒状または板状の本体張出部を有する、請求項１３に記載の色素吸着装置。
  15. 前記基板支持部は、前記ボート上に一列に並んで保持される前記複数の基板に対応した間隔で一列に並んで前記上蓋に設けられる複数の支持部材を有し、各々の前記支持部材が各対応する前記基板の裏面に接触し得る、請求項１２に記載の色素吸着装置。
  16. 各々の前記支持部材は、前記上蓋の下面から下方に延びる棒状または板状の蓋体張出部を有する、請求項１５に記載の色素吸着装置。
  17. 各々の前記支持部材は、１枚の前記基板のみに接触し得てこれを支持する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  18. 前記ボート上で前記複数の基板は、相隣接する各一対の前記基板がそれぞれの被処理面を互いに逆方向に向けるように、一列に並んで配置され、
    各々の前記支持部材は、相隣接する各一対の前記基板に接触し得てそれらを支持する、
    請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  19. 前記処理槽内で各々の前記基板の裏面に沿った前記色素溶液の流れを抑制する流れ抑制部を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  20. 前記流れ抑制部は、前記ボート上に一列に並んで保持される前記複数の基板に対応した間隔で一列に並んで前記処理槽に設けられる複数の流れ抑制部材を有し、各々の前記流れ抑制部材が各対応する前記基板の裏面に沿った前記色素溶液の流れを抑制する、請求項１９に記載の色素吸着装置。
  21. 各々の前記流れ抑制部材は、前記処理槽の底部から上方に延びる棒状または板状の本体バッフルを有する、請求項２０に記載の色素吸着装置。
  22. 前記流れ抑制部は、前記ボート上に一列に並んで保持される前記複数の基板に対応した間隔で一列に並んで前記上蓋に設けられる複数の流れ抑制部材を有し、各々の前記流れ抑制部材が各対応する前記基板の裏面に沿った前記色素溶液の流れを抑制する、請求項１９に記載の色素吸着装置。
  23. 各々の前記流れ抑制部材は、前記上蓋の下面から下方に延びる棒状または板状の蓋体バッフルを有する、請求項２２に記載の色素吸着装置。
  24. 各々の前記流れ抑制部材は、１枚の前記基板に対して局所的にその裏面の近傍で前記色素溶液の流れを抑制する、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  25. 前記ボート上で前記複数の基板は、相隣接する各一対の前記基板がそれぞれの被処理面を逆方向に向けるように、一列に並んで配置され、
    各々の前記流れ抑制部材は、相隣接する各一対の前記基板に対して局所的にそれらの裏面の近傍で前記色素溶液の流れを抑制する、
    請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  26. 前記第１の搬送部は、
    前記上蓋から分離して前記ボートと着脱可能に結合するアームを有し、
    色素吸着処理のために前記ボートを前記複数の基板と一緒に前記処理槽の中に収容する間は前記アームを前記ボートから離脱させ、
    前記ボートを前記処理槽の外で搬送し、または前記処理槽に出し入れする時は前記アームを前記ボートに結合させる、
    請求項１〜２５のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  27. 前記第１の搬送部は、
    前記ボートと一体に結合しているアームと、
    前記上蓋を前記アームに着脱可能に固定する上蓋固定部と
    を有し、
    色素吸着処理のために前記ボートを前記複数の基板と一緒に前記処理槽の中に収容する間は、前記上蓋固定部により前記アームに前記上蓋を固定した状態で前記処理槽の上面開口を前記上蓋で塞ぎ、
    前記処理槽の外で、前記ボートに前記複数の基板をローディングし、または前記ボートから前記複数の基板をアンローディングする時は、前記上蓋固定部を解除させて、前記アーム上で前記上蓋を退避させ、または前記アームから前記上蓋を分離させる、
    請求項１〜２５のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
  28. 前記第１の搬送部と前記複数の基板の受け渡しを行う第２の搬送部を有する、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の色素吸着装置。
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