專利名稱：色素吸附裝置、色素吸附方法及基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使色素吸附于形成在基板的表面的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層的色素吸附裝置及色素吸附方法以及基板處理裝置。
背景技術(shù)：
近年來，色素敏化型的太陽能電池有望成為將來的低成本太陽能電池。如圖20所示，作為基本結(jié)構(gòu)，色素敏化太陽能電池在透明電極(陰極)200與對置電極(陽極)202之間夾入了對敏化色素予以承載的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層204和電解質(zhì)層206。其中，半導(dǎo)體層204與透明電極200、電解質(zhì)層206以及對置電極202 —同以電池單元(cell)為單位被劃分，其隔著透明電極200而形成于透明基板208上。對置電極202的內(nèi)側(cè)被對置基板210覆蓋。各個電池單元的透明電極200與鄰近的對置電極202電連接，多個電池單元在模塊整體中電性串聯(lián)或者并聯(lián)。在這種構(gòu)成的色素敏化太陽能電池中，若從透明基板208的內(nèi)側(cè)照射出可視光，則承載于半導(dǎo)體層204的色素被激發(fā)并釋放電子。所釋放的電子經(jīng)由半導(dǎo)體層204被引導(dǎo)至透明電極200，并取出至外部。被送出的電子經(jīng)由外部電路(未圖示)返回至對置電極202，并經(jīng)由電解質(zhì)層206中的離子而再次被半導(dǎo)體層204內(nèi)的色素接受。這樣，將光能立即轉(zhuǎn)換為電能并輸出。在這種色素敏化太陽能電池的制造工藝中，為了使多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層204吸附敏化色素，以往采用了將形成于透明基板208上的半導(dǎo)體層204浸潰于色素溶液中的方法。專利文獻(xiàn)I日本特開2006-244954號公報如上所述的浸潰方式的色素吸附處理時間，雖然還依賴于色素的種類而不同，但是至少需要數(shù)十個小時，在色素敏化太陽能電池制造的制造工藝中對全工序的節(jié)拍進(jìn)行限速，從而成為降低生產(chǎn)效率的一個原因。針對該問題，考慮到了將多臺浸潰方式的色素吸附裝置并列運(yùn)行的方式，但是需要準(zhǔn)備至少數(shù)十臺裝置，從而并不實用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用以解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題，其提供了能夠大幅縮短使色素吸附于在基板的被處理面形成的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層的工序的處理時間的色素吸附裝置及色素吸附方法。另外，本發(fā)明提供基板處理裝置，該基板處理裝置大幅縮短使色素吸附于在基板的被處理面形成的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層的工序的處理時間，同時能夠?qū)τ谠诙嗫踪|(zhì)半導(dǎo)體層的表層部中色素的締合/析出進(jìn)行有效的防止或者抑制。本發(fā)明的色素吸附裝置，使色素吸附于形成在基板的被處理面的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層，該色素吸附裝置具有:保持部，其以使所述基板的被處理面朝上的方式保持所述基板；噴嘴，其以使吐出口朝下的方式配置于所述 保持部的上方；以及色素溶液供給部，其用于向所述噴嘴壓送色素溶液，該色素溶液是將所述色素溶解于規(guī)定的溶劑而得的溶液，從所述噴嘴的吐出口隔著第一間隙而對被保持于所述保持部的所述基板的被處理面吐出所述色素溶液，并在所述基板的被處理面上形成所述色素溶液的流動，從而使所述色素溶液所包含的所述色素吸附于所述半導(dǎo)體層。本發(fā)明的色素吸附方法，其使色素吸附于形成在基板的被處理面的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層，該色素吸附方法具有:以使所述基板的被處理面朝上的方式將所述基板配置于規(guī)定的位置的工序；使噴嘴與所述基板對置的工序；以及向所述噴嘴壓送將所述色素溶解于規(guī)定的溶劑而得的色素溶液，并從所述噴嘴的吐出口隔著第一間隙而對所述基板的被處理面吐出所述色素溶液，并在所述基板的被處理面上形成所述色素溶液的流動，從而使所述色素溶液所包含的所述色素吸附于所述半導(dǎo)體層的工序。在本發(fā)明的色素吸附裝置或者色素吸附方法中，處理中在噴嘴的弓I導(dǎo)面與基板之間的間隙中形成色素溶液的流動，而基板被處理面的多孔質(zhì)半導(dǎo)體層在這種色素溶液的流動中接受色素吸附處理。而且，色素溶液的流動之外，還有來自吐出口的沖擊壓力作用在鉛垂方向上。由此，在多孔質(zhì)半導(dǎo)體層的表層部難以發(fā)生色素彼此之間的凝集或者締合，從而使色素高效地滲透至多孔質(zhì)半導(dǎo)體層的內(nèi)部深處，并能夠使多孔質(zhì)半導(dǎo)體層高速地吸附色素。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的一個方式，在噴嘴的溶液引導(dǎo)面形成凹凸部，由于色素溶液的流動在該凹凸部產(chǎn)生漩渦或者紊流，由此色素溶液更加易于滲透至基板的被處理面(多孔質(zhì)半導(dǎo)體層)的內(nèi)部深處。另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的一個方式，在基板上位于色素溶液的流動的終端的位置設(shè)置有吸引色素溶液的吸引部。優(yōu)選地，該吸引部具有:形成于噴嘴的下面的吸引口 ；以及形成于噴嘴的內(nèi)部的真空通路。通過該吸引部的吸引作用來在基板上順利地形成色素溶液的流動，從而能夠更加促進(jìn)色素的吸附。本發(fā)明的基板處理裝置具備:保持部，其將在被處理面形成有多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層的基板以使所述被處理面朝上的方式進(jìn)行保持；色素吸附部，其用于使色素吸附于被保持在所述保持部的所述基板 的半導(dǎo)體層；以及沖洗部，其用于從所述基板的半導(dǎo)體層的表面洗掉多余的色素，所述色素吸附部具有:第一噴嘴，其以使吐出口朝下的方式配置于所述保持部的上方；和色素溶液供給部，其用于向所述第一噴嘴壓送色素溶液，該色素溶液是將所述色素溶解于規(guī)定的溶劑而得的溶液，從所述第一噴嘴的吐出口隔著第一間隙而對被保持于所述保持部的所述基板的被處理面吐出所述色素溶液，并在所述基板的被處理面上形成所述色素溶液的流動，從而使所述色素溶液所包含的所述色素吸附于所述半導(dǎo)體層。在本發(fā)明的基板處理裝置中，色素吸附處理中在噴嘴的引導(dǎo)面與基板之間的間隙中形成色素溶液的流動，而基板被處理面的多孔質(zhì)半導(dǎo)體層在這種色素溶液的流動中接受色素吸附處理。而且，色素溶液的流動之外，還有來自吐出口的沖擊壓力作用在鉛垂方向上。由此，在多孔質(zhì)半導(dǎo)體層的表層部難以發(fā)生色素彼此之間的凝集或者締合，從而使色素高效地滲透至多孔質(zhì)半導(dǎo)體層的內(nèi)部深處，并能夠使多孔質(zhì)半導(dǎo)體層高速地吸附色素。另夕卜，通過在色素吸附處理之后接著進(jìn)行沖洗處理來從基板上的半導(dǎo)體層表面除掉多余的色素，從而能夠?qū)Χ嗫踪|(zhì)半導(dǎo)體層的表層部中色素的締合/析出進(jìn)行防止或者抑制。根據(jù)本發(fā)明的色素吸附裝置或者色素吸附方法，通過如上所述的構(gòu)成和作用，能夠大幅縮短使基板的被處理面上的多孔質(zhì)半導(dǎo)體層吸附色素的工序的處理時間。
此外，根據(jù)本發(fā)明的基板處理裝置，通過如上所述的構(gòu)成和作用能夠?qū)κ够宓谋惶幚砻嫔系亩嗫踪|(zhì)的半導(dǎo)體層吸附色素的工序的處理時間進(jìn)行大幅縮短，同時能夠?qū)Χ嗫踪|(zhì)半導(dǎo)體層的表層部中色素的締合/析出進(jìn)行有效的防止或者抑制。


圖1是圖示本發(fā)明的一實施方式中的色素吸附裝置的構(gòu)成的剖視圖。圖2是圖示上述色素吸附裝置的主要部分的構(gòu)成的俯視圖。圖3A是圖示上述色素吸附裝置中的噴嘴的主要部分的構(gòu)成的立體圖。圖3B是圖示上述噴嘴的主要部分的構(gòu)成的縱向剖視圖。圖4是用于對上述色素吸附裝置中的作用進(jìn)行示意性地說明的基板表面附近的首1J視圖。圖5是圖示上述噴嘴的槽狀凹凸部的尺寸條件的圖。圖6是圖示使上述噴嘴在待命總線上待命的狀態(tài)的立體圖。圖7是圖示在待命總線上待命的上述噴嘴的狀態(tài)的縱向剖視圖。圖8是圖示本發(fā)明的一 實施方式中的基板處理裝置的構(gòu)成的剖視圖。圖9A是圖示上述噴嘴的槽狀凹凸部的一個變形例的立體圖。圖9B是圖示圖9A的噴嘴的構(gòu)成的縱向剖視圖。圖10是圖示上述噴嘴的吐出通路及吐出口的一個變形例的立體圖。圖11是圖示上述噴嘴的槽狀凹凸部的一個變形例的縱向剖視圖。圖12是圖示上述噴嘴的吐出部及吸引部的一個變形例的縱向剖視圖。圖13A是圖示在上述噴嘴中省略槽狀凹凸部的一個實施例的立體圖。圖13B是圖示圖13A的噴嘴的主要部分的構(gòu)成的縱向剖視圖。圖14A是圖示在上述噴嘴中省略吸引部的一個實施例的立體圖。圖14B是圖示圖14A的噴嘴的主要部分的構(gòu)成的縱向剖視圖。圖15A是圖示在上述噴嘴中省略吸引部的一個實施例的立體圖。圖15B是圖示圖15A的噴嘴的主要部分的構(gòu)成的縱向剖視圖。圖16A是圖示在處理中改變噴嘴吐出壓力的一個方式的時間-壓力特性圖。圖16B是圖示在處理中改變噴嘴吐出壓力的另一個方式的時間-壓力特性圖。圖17是圖不以將基板覆蓋的尺寸形成上述噴嘴的一個實施例的俯視圖。圖18是圖示將上述噴嘴形成為圓盤型的一個實施例的俯視圖。圖19是圖不在處理中使基板進(jìn)行如進(jìn)移動或者往返移動的一個實施例的俯視圖。圖20是圖示色素敏化太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。
具體實施例方式下面，參照圖1 圖19說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。[實施方式I]圖1及圖2圖示了本發(fā)明的一個實施方式中的色素吸附裝置的整體構(gòu)成。例如在色素敏化太陽能電池的制造工藝中，該色素吸附裝置在使多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層以單晶片(枚葉)方式吸附敏化色素的工序。這種情況下，在組合對置側(cè)的部件(對置電極202、對置基板210、電解質(zhì)層206)之前，形成有透明電極200及多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層204的透明基板208(圖20)作為該色素吸附裝置中的被處理基板G。其中，透明基板208例如由石英、玻璃等透明無機(jī)材料或者聚酯、丙烯酸、聚酰亞胺等透明塑料材料制成。透明電極200例如由摻雜氟的Sn02(FT0)、或者氧化銦錫(ITO)制成。此外，多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層204例如由Ti02、Zn0、Sn02等金屬氧化物制成。被處理基板G具有規(guī)定的形狀(例如四角形)及規(guī)定的尺寸，其通過輸送機(jī)器人(未圖示)來被搬入/搬出至該色素吸附裝置。如圖1及圖2所示，該色素吸附裝置具有可向大氣空間開放的處理室10，在該處理室10的中心部設(shè)置有基板保持部12。該基板保持部12被構(gòu)成為能夠用水平姿勢旋轉(zhuǎn)地保持基板的旋轉(zhuǎn)夾頭，并且具有直徑小于基板G的短邊的圓盤狀的夾盤14以及經(jīng)由轉(zhuǎn)動支撐軸16來將夾盤14向旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動驅(qū)動的驅(qū)動部18。在夾盤14的上面(基板載置面)例如形成有同心狀和/或放射狀的槽，這些槽經(jīng)由貫通轉(zhuǎn)動支撐軸16及驅(qū)動部18的內(nèi)部的真空通路而與負(fù)壓源、例如真空泵(未圖示)連接。若基板G以使形成有半導(dǎo)體層204的被處理面(外表面)朝上的方式載置于夾盤14，則來自負(fù)壓源的負(fù)壓被供給至夾盤上面的各個槽，負(fù)壓吸引力通過各個槽來作用在基板G的背面，從而基板G被固定保持于夾盤14上。在基板保持部12還設(shè)置有升降銷機(jī)構(gòu)(未圖示)，該升降銷機(jī)構(gòu)用于在基板G的搬入/搬出時在夾盤14上使基板G升降。在處理室10的側(cè)壁IOa形成有用于使基板G出入的可開閉的開口(未圖示)。在處理室10的上蓋IOb形成有用于從外部向室內(nèi)導(dǎo)入潔凈空氣的多個通氣孔(未圖示)。作為另一方式，還可以不設(shè)置上蓋10b，而是整個面開口 ；或者還可以在處理室10的頂部設(shè)置風(fēng)機(jī)過濾單元(FFU)。在處理室10內(nèi)，在基板保持部12的上方設(shè)置有可動的噴嘴20。該噴嘴20通過設(shè)置于處理室10外的噴嘴移動 機(jī)構(gòu)22并經(jīng)由臂24而被水平支撐，并且其能夠在設(shè)定于夾盤14上的處理位置P1與設(shè)置于夾盤14的旁邊(橫向相鄰)的待命總線26上的待命位置P2之間進(jìn)行水平移動。噴嘴移動機(jī)構(gòu)22例如具有滾珠絲桿機(jī)構(gòu)或者線性馬達(dá)等直進(jìn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并且還具備用于在鉛垂方向上對噴嘴20的高低位置進(jìn)行改變或者調(diào)整的升降機(jī)構(gòu)。如后面的詳細(xì)說明，噴嘴20具有:向基板G上吐出色素溶液的吐出部28 ;以及從基板G上吸引色素溶液的吸引部30L、30R。在噴嘴20的上面設(shè)置有:用于將從色素溶液供給部32送過來的色素溶液向吐出部28導(dǎo)入的I個或者多個導(dǎo)入端口 33 ;以及用于將吸引部30L、30R所吸上來的色素溶液向噴嘴20外排出并向色素溶液回收部34輸送的I個或者多個排出口 36L、36R。色素溶液供給部32具有:儲存色素溶液的罐38 ;將該罐38與噴嘴20的導(dǎo)入端口33連結(jié)的、例如由配管構(gòu)成的色素溶液供給線40 ;以及設(shè)置于該色素溶液供給線40的沿途的電磁開閉閥42、供給泵44以及電磁比例閥46。電磁比例閥46用于對通過供給泵44從罐38吸取并被壓送至噴嘴20的色素溶液的壓力或者流量進(jìn)行動態(tài)控制或者調(diào)整。在罐38安裝有調(diào)溫器48，該調(diào)溫器48用于將色素溶液的溫度調(diào)節(jié)成適合于色素吸附處理的規(guī)定的處理溫度。此外，為了向罐38補(bǔ)充色素溶液，來自色素溶液供給源50的新液供給管52及來自后述的色素溶液回收部34的再生液供給管54連接于罐38。
另外,在該色素吸附裝置使用的色素溶液是使敏化色素以規(guī)定的濃度溶解于溶劑的溶液。作為敏化色素，例如使用了金屬酞菁化物等金屬絡(luò)合物或者酞菁類色素、堿性色素等有機(jī)色素。溶劑則例如使用了醇類、醚類、酰胺類、碳化氫等。色素溶液回收部34具有:用于將色素溶液與空氣一同吸引并向色素溶液捕集器56輸送的吸引泵58 ;將該吸引泵58的入側(cè)與噴嘴20的排出口 36L、36R連結(jié)的、例如由配管構(gòu)成的真空線60 ;以及設(shè)置于該真空線60的沿途的電磁比例閥62和電磁開閉閥64。電磁比例閥64用于對由噴嘴20的排出口 36L、36R排出色素溶液的負(fù)壓力或者流量進(jìn)行動態(tài)控制或者調(diào)整。色素溶液捕集器(trap) 56例如通過迷宮沖洗方式或者旋流方式來將與空氣一同從吸引泵58的出側(cè)輸送過來的、被回收的色素溶液捕集于捕集部件，并將捕集到的回收色素溶液向色素溶液再生部66輸送。色素溶液再生部66具有過濾器、濃度調(diào)整部等，并且由回收色素溶液生成具有與新的色素溶液大致相同的成分以及濃度的再生色素溶液。在將色素溶液再生部66與罐38連結(jié)的再生液供給管54的沿途設(shè)置有電磁開閉閥68以及泵70，它們被設(shè)置成能夠隨時由色素溶液再生部66經(jīng)由再生液供給管54來向罐38補(bǔ)給再生色素溶液。此外，在新液供給管52的沿途也設(shè)置有電磁開閉閥51，其被設(shè)置成能夠隨時由色素溶液供給源50經(jīng)由新液供給管52來向罐38補(bǔ)給新的色素溶液。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)色素溶液的循環(huán)利用，并且能夠減少新的色素溶液的使用量。在處理室10的底面形成有I個或者多個排氣/排泄口 72，這些排氣/排泄口 72借助于例如由配管構(gòu)成的排氣/排泄線74而與吸引泵58的入側(cè)連接。在排氣/排泄線74的沿途設(shè)置有電磁開閉閥76。此外，在后述的待命總線(bus) 26也連接有排氣線78。該排氣線78可以與吸引泵58的入側(cè)連接，但是優(yōu)選為與其他的排氣泵(未圖示)連接。在排氣線78的沿途也設(shè)置有電磁開閉閥80?？刂破?2具有微型計算機(jī)以及所需的接口，其控制該色素吸附裝置內(nèi)的各個部分的動作，進(jìn)而控制用于執(zhí)行色素吸附處理的裝置整體的序列(sequence)。在此，詳細(xì)地說明噴嘴20的構(gòu)成。如圖2所示，噴嘴20為沿著垂直于水平移動方向(X方向)的水平方向(Y方向)延伸的長尺型噴嘴，其優(yōu)選地具有比基板G的對角線還長的全長。如圖3A所示，該噴嘴20的吐出部28具有:在噴嘴20的中心部沿著噴嘴長度方向(Y方向)延伸的隧道狀的緩沖室(集合管)84 ;自該緩沖室84的底部開始以V狀分為兩路并向斜下方延伸的一對縫隙狀吐出通路86L、86R ;在這些縫隙狀吐出通路86L、86R的終端部分別形成的縫隙狀的吐出口 88L、88R ;以及自緩沖室84的頂部至導(dǎo)入端口 33 (圖1、圖2)為止向垂直上方延伸的縫隙狀的溶液導(dǎo)入通路90。在噴嘴20的下面，自兩個吐出口 88L、88R開始向?qū)挾确较?X方向)的左右外側(cè)延伸而構(gòu)成引導(dǎo)面92L、92R。在這些引導(dǎo)面92L、92R形成有I個或者多個(在圖示的實例中為3個)槽狀凹凸部94L、94R，該槽狀凹凸部94L、94R以與縫隙狀吐出口 88L、88R平行的方式向噴嘴長度方向(Y方 向)延伸。另外，在槽狀凹凸部94L、94R的外側(cè)，在引導(dǎo)面92L、92R分別形成有同樣以與縫隙狀吐出口 88L、88R平行的方式向噴嘴長度方向延伸的吸引部30L、30R的吸引口 96L、96R。這些左右一對吸引口 96L、96R經(jīng)由形成于噴嘴20內(nèi)部的縫隙狀的下部真空通路98L、98R、隧道狀的緩沖室(集合管)100L、100R以及縫隙狀的上部真空通路102L、102R而分別與排出口 36L、36R 連接(圖 7)。接下來說明該實施方式中的色素吸附裝置的作用。作為處理對象的基板G通過輸送機(jī)器人而被搬入到處理容器10內(nèi)，并被載置在基板保持部12的夾盤14上。緊隨其后，噴嘴移動機(jī)構(gòu)22工作，從而使噴嘴20在X方向上自噴嘴待命部26上的待命位置P2移動至夾盤14的上方的處理位置P”在該處理位置P1中，噴嘴20的下面、特別是噴嘴吐出口 88L、88R和槽狀凹凸部94L、94R相隔規(guī)定的間隙而與夾盤14上的基板G對置。接下來，色素溶液供給部32、色素溶液回收部34以及基板保持部12的驅(qū)動部18工作，從而開始色素吸附處理。在色素溶液供給部32中，電磁開閉閥42開啟而供給泵44開始工作，色素溶液由罐38經(jīng)由色素溶液供給線40而以規(guī)定的流量被送至噴嘴20的導(dǎo)入端口 33。在噴嘴20內(nèi)，被導(dǎo)入到導(dǎo)入端口 33的色素溶液經(jīng)過溶液導(dǎo)入通路90而進(jìn)入到緩沖室84內(nèi)，并從那里經(jīng)過溶液吐出通路86L、86R而從縫隙狀吐出口 88L、88R被吐出至基板G上。這樣，通過使色素溶液從縫隙狀的吐出口 88L、88R被突出至基板G上，色素溶液以一定的沖擊力與基板G的被處理面(多孔質(zhì)半導(dǎo)體層204)加壓接觸。另外，如圖3B所示，從兩個吐出口 88L、88R被吐出至基板G上的色素溶液分別沿著左右兩側(cè)的引導(dǎo)面92L、92R而向左右外側(cè)即吸引口 96L、96R流動。此時，如圖4所示，因引導(dǎo)面92L、92R的槽狀凹凸部94L、94R，色素溶液在流動時產(chǎn)生上下方向的漩渦或者紊流，從而提高色素溶液相對于基板G的被處理面(多孔質(zhì)半導(dǎo)體層204)的接觸壓力。通過了槽狀凹凸部94L、94R的色素溶液被吸入至吸引口 96L、96R中。在色素溶液回收部34，電磁開閉閥64開啟，從而吸引泵58工作，由此借助于噴嘴20的排出口 36L、36R以及真空線60來回收從基板G上被吸入至噴嘴20的吸引部30L、30R的色素溶液?；灞３植?2的驅(qū)動部18在處理中使基板G以與夾盤14 一體地以規(guī)定的轉(zhuǎn)動速度向旋轉(zhuǎn)方向或者方位角方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動。通過該基板G的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，能夠使色素溶液的流動遍及整個基板G的被處理面。另外，在基板G的被處理面中，會出現(xiàn)相對于色素溶液的流動而言基板G的移動成為順方向的位置和成為逆方向的位置。為了減小這種色素溶液的流動與基板G的移動之間的相對速度的偏差，期望以低速(例如I IOppm左右)設(shè)定基板轉(zhuǎn)動速度。此外，在基板G進(jìn)行轉(zhuǎn)動運(yùn)動時，當(dāng)噴嘴的吐出口 88L、88R超出至基板G外時，從吐出口 88L、88R吐出的色素溶液向基板G的周圍飛散。但是，飛散的色素溶液通過聚集在處理室10底的排氣/排泄口 72而被回收至色素溶液回收部32。如上所述，在該實施方式中，在噴嘴20的引導(dǎo)面92L、92R與基板G之間的間隙中形成色素溶液的流動，基板被處理面的多孔質(zhì)半導(dǎo)體層204在那種色素溶液的流動中接受色素吸附處理。而且，除了色 素溶液的流動之外，還存在來自縫隙狀吐出口 88L、88R的沖擊壓力和在槽狀凹凸部94L、94R中的紊流的壓力作用于鉛垂方向上。由此，在多孔質(zhì)半導(dǎo)體層204的表層部難以發(fā)生色素彼此之間的凝集或者締合，從而色素高效地滲透至多孔質(zhì)半導(dǎo)體層204的內(nèi)部深處，色素高速地吸附至多孔質(zhì)半導(dǎo)體層204。通過使用該實施方式的方案，能夠大幅縮短色素敏化太陽能電池的制造工藝中的色素吸附處理時間，例如還能夠在10分鐘以內(nèi)完成。在該實施方式中，如上述那樣要在噴嘴20的槽狀凹凸部94L、94R高效且穩(wěn)定可靠地產(chǎn)生色素溶液的紊流，則需要以適度的尺寸選定槽狀凹凸部94L、94R。本發(fā)明人重復(fù)進(jìn)行實驗，關(guān)于這一點(diǎn)得知了下述內(nèi)容，即:如圖5所示，若將引導(dǎo)面92R (92L)與基板G之間的間隙大小(設(shè)定值)設(shè)為Sa，則槽狀凹凸部94R (94L)的寬度W優(yōu)選為選自0.3Sa 1.5Sa范圍內(nèi)，而在0.5Sa 1.0Sa的范圍能夠得到最佳的效果。此外，還得知，優(yōu)選，槽狀凹凸部94R (94L)的深度D也選自0.3Sa 1.5Sa的范圍內(nèi)，最優(yōu)選為0.5Sa 1.0Sa的范圍。此外，如上述那樣從噴嘴20的兩個吐出口 88L、88R向基板G的被處理面賦予的吐出壓力也重要，只要將兩個吐出口 88R (88L)與基板G之間的間隙大小Sb以獨(dú)立于溶液引導(dǎo)面92R (92L)側(cè)的間隙大小Sa的方式進(jìn)行優(yōu)化即可，優(yōu)選地，將縫隙寬度K也選擇為適度的尺寸。不過，通常選為
權(quán)利要求
1.一種色素吸附裝置，使色素吸附于形成在基板的被處理面的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層，其中，所述色素吸附裝置具有: 保持部，其以使所述基板的被處理面朝上的方式保持所述基板； 噴嘴，其以使吐出口朝下的方式配置于所述保持部的上方；以及 色素溶液供給部，其用于向所述噴嘴壓送色素溶液，該色素溶液是將所述色素溶解于規(guī)定的溶劑而得的溶液， 從所述噴嘴的吐出口隔著第一間隙而對被保持于所述保持部的所述基板的被處理面吐出所述色素溶液，并在所述基板的被處理面上形成所述色素溶液的流動，從而使所述色素溶液所包含的所述色素吸附于所述半導(dǎo)體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素吸附裝置，其中， 具有移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)在所述保持部上的所述基板與所述噴嘴之間與所述基板平行地進(jìn)行相對移動， 所述噴嘴的吐出口形成為縫隙狀，在與所述縫隙延伸的方向交叉的方向上形成所述色素溶液的流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素吸附裝置，其中， 具有移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)在所述保持部上的所述基板與所述噴嘴之間與所述基板平行地進(jìn)行相對移動， 所述噴嘴的吐出口具有在一定的方向上以一定的間距排列的多個吐出孔，在與所述吐出孔的排列方向交叉的方向上形成所述色素溶液的流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色素吸附裝置，其中， 在所述噴嘴的吐出口的周圍或者附近，形成有隔著第二間隙而與所述基板的被處理面對置的引導(dǎo)面，沿著所述弓I導(dǎo)面形成所述色素溶液的流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的色素吸附裝置，其中， 具有吸引部，該吸引部在所述基板上位于所述色素溶液的流動的終端并吸引所述色素溶液。
6.一種色素吸附方法，其使色素吸附于形成在基板的被處理面的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層，該色素吸附方法具備: 以使所述基板的被處理面朝上的方式將所述基板配置于規(guī)定的位置的工序； 使噴嘴與所述基板對置的工序；以及 向所述噴嘴壓送將所述色素溶解于規(guī)定的溶劑而得的色素溶液，并從所述噴嘴的吐出口隔著第一間隙而對所述基板的被處理面吐出所述色素溶液，并在所述基板的被處理面上形成所述色素溶液的流動，從而使所述色素溶液所包含的所述色素吸附于所述半導(dǎo)體層的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的色素吸附方法，其中， 在處理中，在所述基板與所述噴嘴之間與所述基板平行地進(jìn)行相對移動， 在與所述基板平行的面內(nèi)，與所述吐出口延伸的方向或者分布的方向交叉的方向上形成所述色素溶液的流動。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的色素吸附方法，其中， 在所述噴嘴的吐出口的周圍或者附近，沿著隔著第二間隙而與所述基板的被處理面對置的所述噴嘴的引導(dǎo)面而形成所述色素溶液的流動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的色素吸附方法，其中， 所述色素溶液由形成于所述引導(dǎo)面的凹凸部引發(fā)紊流。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的色素吸附方法，其中， 在所述色素溶液的流動的終端吸引所述色素溶液以進(jìn)行回收。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的色素吸附方法，其中， 在處理中能夠改變所述噴嘴的吐出壓力或者吐出流量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的色素吸附方法，其中， 經(jīng)處理時間的一個區(qū)間或者全區(qū)間，隨著時間的經(jīng)過而使所述噴嘴的吐出壓力或者吐出流量線性增大。
13.根據(jù)權(quán)利要求1 1所述的色素吸附方法，其中， 在處理過程中，使所述噴嘴的吐出壓力或者吐出流量階段性地增大。
14.一種基板處理裝置，具備: 保持部，其將在被處理面形成有多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層的基板以使所述被處理面朝上的方式進(jìn)行保持； 色素吸附部，其用于使色素吸附于被保持在所述保持部的所述基板的半導(dǎo)體層；以及 沖洗部，其用于從所述基板的半導(dǎo)體層的表面洗掉多余的色素， 所述色素吸附部具有: 第一噴嘴，其以使吐出口朝下的方式配置于所述保持部的上方；和色素溶液供給部，其用于向所述第一噴嘴壓送色素溶液，該色素溶液是將所述色素溶解于規(guī)定的溶劑而得的溶液， 從所述第一噴嘴的吐出口隔著第一間隙而對被保持于所述保持部的所述基板的被處理面吐出所述色素溶液，并在所述基板的被處理面上形成所述色素溶液的流動，從而使所述色素溶液所包含的所述色素吸附于所述半導(dǎo)體層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基板處理裝置，其中， 具有移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)在所述保持部上的所述基板與所述第一噴嘴之間與所述基板平行地進(jìn)行相對移動， 所述第一噴嘴的吐出口形成為縫隙狀，在與所述縫隙延伸的方向交叉的方向上形成所述色素溶液的流動。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基板處理裝置，其中， 具有移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)在所述保持部上的所述基板與所述第一噴嘴之間與所述基板平行地進(jìn)行相對移動， 所述第一噴嘴的吐出口具有在一定的方向上以一定的間距排列的多個吐出孔， 在與所述吐出孔的排列方向交叉的方向上形成所述色素溶液的流動。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基板處理裝置，其中， 在所述第一噴嘴的吐出口的周圍或者附近，形成有隔著第二間隙而與所述基板的被處理面對置的引導(dǎo)面，沿著所述弓I導(dǎo)面形成所述色素溶液的流動。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基板處理裝置，其中， 具有吸引部，該吸引部在所述基板上位于所述色素溶液的流動的終端并吸引所述色素溶液。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基板處理裝置，其中， 在處理中能夠改變所述第一噴嘴的吐出壓力或者吐出流量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基板處理裝置，其中， 經(jīng)處理時間的一個區(qū)間或者全區(qū)間，隨著時間的經(jīng)過而使所述第一噴嘴的吐出壓力或者吐出流量線性增大。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基板處理裝置，其中， 在處理過程中 ，使所述第一噴嘴的吐出壓力或者吐出流量階段性地增大。
全文摘要
本發(fā)明的色素吸附裝置及色素吸附方法以及基板處理裝置能夠大幅縮短使色素吸附在基板表面上的多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層的工序的處理時間。處理中，在噴嘴(20)的溶液引導(dǎo)面(92L、92R)與基板(G)之間的間隙中形成色素溶液的流動，而基板被處理面的多孔質(zhì)半導(dǎo)體層在這種色素溶液的流動中接受色素吸附處理。而且，色素溶液的流動之外，還有來自縫隙狀吐出口(88L、88R)的沖擊壓力和在槽狀凹凸部(94L、94R)的紊流作用于鉛垂方向上。由此，在基板被處理面的多孔質(zhì)半導(dǎo)體層的表層部難以發(fā)生色素彼此之間的凝集或者締合，從而使色素高效地滲透至多孔質(zhì)半導(dǎo)體層的內(nèi)部深處，并能夠使多孔質(zhì)半導(dǎo)體層高速地吸附色素。
文檔編號H01L31/04GK103229349SQ20118005638
公開日2013年7月31日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者和田憲雄, 寺田尚司, 福田喜輝, 古谷悟郎 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社