(57)【要約】  【課題】  脆弱性を改善できるとともに、低コスト化を図ることができ、しかも高い発電出力を得ることができる固形酸化物形燃料電池を提供する。  【解決手段】  この固体酸化物形燃料電池は、基板１と、この基板１の一方面に配置される電解質３と、電解質３の同一面上に所定間隔をおいて配置される燃料極５及び空気極７からなる少なくとも一つの電極体とを備えている。この構成によれば、電池性能を損なわない程度に電解質３を薄膜化することができ、製造コストを低減することができる。このとき、電解質３は基板１上に支持されているため、電解質３を薄膜化しても振動や熱サイクルに対する高い耐久性を維持することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
当該基板の一方面に配置される電解質と、
当該電解質の同一面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる少なくとも一つの電極体と
を備えている固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記基板の他方面に配置される電解質と、
当該電解質の同一面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる少なくとも一つの電極体と
をさらに備えている請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記電極体が複数個配置されている、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記複数の電極体がインターコネクタによって接続されている、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記複数の電極体の少なくとも一部は、インターコネクタを介して直列に接続されている請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
前記複数の電極体の少なくとも一部は、インターコネクタを介して並列に接続されている請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
前記基板が、セラミックス系材料からなる請求項１から６のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体酸化物形燃料電池のセルデザインとして、平板型、円筒型などが提案されている。
【０００３】
平板型セルは、板状の電解質の表面及び裏面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、こうして形成されたセルはインターコネクタ（セパレーター）を介して複数個積層された状態で使用される。インターコネクタ（セパレーター）は単セルを直列或いは並列に接続するとともに、各セルに供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを完全に分離する役割を果たしている。また、各セルとセパレーターとの間にはガスシールが施されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、この平板型セルでは、セルに対して圧力をかけてガスシールを施すため、セルが振動や熱サイクルなどに対して脆弱であるなどの欠点があり、実用化に大きな課題を有している。
【０００４】
一方、円筒型セルは、円筒形の電解質の外周面及び内周面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、円筒縦縞型、円筒横縞型などが提案されている（例えば、特許文献２）。円筒型セルは、ガスシー  性に優れるという利点を有する一方、平板型セルに比べて構造が複雑であるため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００５】
また、平板型セル及び円筒型セルのいずれも、性能を向上させるためには電解質の薄膜化が要求され、電解質材料のオーミックな抵抗の低減が必要となるが、電解質が薄すぎると脆弱化してしまい、耐振性や耐久性が低下するという問題があった。
【０００６】
このため、上述した平板型、円筒型に代わる燃料電池として、燃料極及び空気極を、固体電解質からなる基板の同一面上に配置し、燃料ガスおよび酸化剤ガスの混合ガスを供給することにより発電が可能な非隔膜式固体酸化物形燃料電池が提案されている（例えば、特許文献３）。この燃料電池によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを分離する必要がないため、セパレーター及びガスシールが不要となり、構造及び製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。
【０００７】
また、この非隔膜式固体酸化物形燃料電池では、燃料極と空気極とが固体電解質の同一面上に近接して形成され、酸素イオンの伝導が固体電解質の主に表層付近で起こると考えられているため、平板型や円筒型のように電解質の厚みが電池の性能に大きく影響することはない。したがって、電池の性能を維持したまま電解質の厚みを増すことができ、これによって脆弱性を改善することが可能となる。
【特許文献１】特開平５−３０４５号公報（第１頁、第６図）
【特許文献２】特開平５−９４８３０号公報（第１頁、第１図）
【特許文献３】特開平８−２６４１９５号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、従来の固体酸化物形燃料電池では、電解質の厚みを増すことで脆弱性を改善している。ところが、電池反応に寄与するのは電解質の主に表層付近であることが多いことから、このように電解質の厚みを増したとしても電池としての性能が大きく向上するわけではなく、電解質の厚みを増すことでかえって製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、脆弱性を改善できるとともに、低コスト化を図ることができ、しかも高い発電出力を得ることができる固形酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記目的を達成するためになされたものであり、基板と、当該基板の一方面に配置される電解質と、当該電解質の同一面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる少なくとも一つの電極体とを備えている。
【００１１】
このような構成の燃料電池において、電池反応に寄与する部分は、電解質の主に表層付近であることが多い。そのため、電解質を薄膜化することも可能であり、これによって製造コストを低減することができる。このとき、電解質は基板上に支持されているため、電解質を薄膜化しても振動や熱サイクルに対する高い耐久性を維持することができる。
【００１２】
上記燃料電池では、基板の一方面に電解質、燃料極及び空気極が設けられているが、基板の他方面にも同様の構成、つまり電解質と、この電解質の同一面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる少なくとも一つの電極体とを配置するようにすることもできる。こうすることで、同一基板上に多数の燃料極及び空気極を形成できるため、燃料電池をコンパクトにしたままで、高い発電出力を得ることができる。
【００１３】
上記燃料電池においては、電極体を複数個配置することができる。この場合、インターコネクタを電池上に配置して電極体を接続してもよいし、電池上にはインターコネクタを配置せず、この電池をセットする装置側にインターコネクタを配置し、電池が装置にセットされたときに装置側のインターコネクタで電極体が接続されるようにしてもよい。これにより、高い発電出力を得ることができる。
【００１４】
このとき、複数の電極体の少なくとも一部をインターコネクタを介して直列に接続することができる。また、その一部を並列に接続することもできる。或いは、複数の電極体を直列及び並列が混在した状態で接続することもできる。
【００１５】
また、基板は、耐熱性の観点から、セラミックス系材料で構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の燃料電池によれば、脆弱性を改善できるとともに、低コスト化を図ることができ、しかも高い発電出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る燃料電池の一部拡大断面図であり、図２はこの燃料電池の概略平面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、この燃料電池は、シート状の基板１と、その一方面上に積層された電解質３とを備えており、電解質３上の同一面には一対の燃料極５と空気極７とからなる電極体（単電池セル）Ｃが複数個配置されている。各電極体Ｃにおける燃料極５及び空気極７は帯状に形成され、所定間隔をおいて配置されている。このとき、燃料極５と空気極７との間の間隔は、例えば１〜５０００μｍとすることが好ましく、１０〜５００μｍとすることがさらに好ましい。
【００１９】
電解質３上には、上述のように複数の電極体Ｃが形成されており、これらはインターコネクタ９を介して直列に接続されている。すなわち、各電極体Ｃにおける空気極７と、これに隣接する電極体Ｃの燃料極５とがインターコネクタ９によって接続されている。
【００２０】
次に、上記のように構成された燃料電池の材質について説明する。基板１は、電解質３との密着性に優れた材料で形成されることが好ましく、具体的には、ＳＵＳ、またはアルミナ系材料、シリカ系材料、チタン系材料等のセラミックス系材料を好ましく用いることができる。特に、１０００℃以上の耐熱性に優れたセラミックス系材料を用いることが好ましい。なお、基板１の厚みは、５０μｍ以上にすることが好ましい。
【００２１】
電解質３の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
【００２２】
燃料極５は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極４を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極５は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【００２３】
空気極７を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などをの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００２４】
電解質３、燃料極５及び空気極７は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
【００２５】
また、インターコネクタ９は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ等の導電性金属、或いは金属系材料，又はＬａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３などのランタン・クロマイト系等の導電性セラミックス材料によって形成することができ、これらのうちの１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２６】
上記燃料極５、及び空気極７は、上述した材料を主成分として、さらにバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。より詳細には、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が５０〜９５重量％となるように、バインダー樹脂等を加えることが好ましい。また、電解質３も
上述した材料を主成分としてバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成されるが、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が８０重量％以上となるように混合されることが好ましい。さらに、インターコネクタ９も、上述した材料に上記添加物を加えることにより形成される。そして、これら空気極３、燃料極５の膜厚は焼結後に１μｍ〜５００μmとなるように形成するが、１０μm〜１００μmとすることが好ましく、電解質３の膜厚としては、１０〜５０００μｍであることが好ましく、５０〜２０００μｍであることがさらに好ましい。
【００２７】
上記のように構成された燃料電池は、次のように発電が行われる。まず、電極体Ｃが形成された基板１の一方面上に、メタンやエタンなどの炭化水素からなる燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。これにより、燃料極５と空気極７との間の電解質３の主に表層付近で、イオン伝導が起こって発電が行われる。
【００２８】
上記のような構造の燃料電池では、電解質３の表層付近以外の部分が電池反応に大きくは寄与していないことから、電池性能を損なわない程度の一定の厚みまで電解質３を薄膜化することで、製造コストを低減することが可能となる。そこで、本実施形態に係る燃料電池では、電解質３が基板１上に支持されているため、電解質３を薄膜化しても振動や熱サイクルに対する高い耐久性を維持することができる。
【００２９】
また、複数の電極体Ｃ間を上記のようにインターコネクタ９で直列に接続することによって高電圧の取り出しが可能となる。
【００３０】
次に、上述した燃料電池の製造方法の一例を、図３を参照しつつ説明する。まず、上述した電解質３、燃料極５、及び空気極７用の粉末材料を主成分として、これらそれぞれにバインダ−樹脂、有機溶媒などを適量加えて混練し、電解質ペースト、燃料極ペースト、空気極ペーストをそれぞれ作成する。各ペーストの粘度は、次に説明するスクリーン印刷に適合するように１０３〜１０６ｍＰａ・ｓ程度であることが好ましい。同様に、インターコネクタ用ペーストも、上述した粉末材料にバインダ−樹脂等の添加物を加えて作成しておく。このペーストの粘度は上述したものと同じである。
【００３１】
次に、基板１上にスクリーン印刷法によって電解質ペーストを塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結を行うことにより、電解質３を形成する（図３（ａ））。続いて、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により電解質上の複数箇所に帯状に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結し、複数の燃料極５を形成する（図３（ｂ））。これに続いて、各燃料極５と対向する位置それぞれに、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することにより、複数の電極体Ｃを形成する（図３（ｃ））。最後に、複数の電極体Ｃを直列に接続するように、電極体Ｃ間にインターコネクタ用ペーストをスクリーン印刷法によって線状に塗布し、インターコネクタ９を形成する（図３（ｄ））。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、基板１の一方面にのみ電解質３、燃料極５、及び空気極７を形成しているが、図４に示すように、基板１の他方面にも同様に電解質３、燃料極５、及び空気極７を形成することもできる。このときの製造方法としては、例えば基板１の一方面に電解質３、燃料極５、及び空気極７をそれぞれ形成する各工程において、基板１の他方面にも電解質、燃料極、及び空気極をそれぞれ同様に形成し、基板１の両面に同じ形態の電池を形成する。こうすることで、燃料電池をコンパクトにしたままで、高い発電出力を得ることができる。
【００３３】
また、上記説明では、複数の電極体Ｃをインターコネクタ９によって直列に接続しているが、並列に接続することもできる。例えば、図５（ａ）に示すように、２個の電極体Ｃの燃料極５同士、及び空気極７同士をインターコネクタ９によって接続することができる。或いは、図５（ｂ）に示すように、直列接続と並列接続とを混在させることができる。このような組み合わせにより、所望の電圧、電流を取り出すことが可能となる。なお、複数の電極体Ｃを用いず、１個の電極体Ｃで燃料電池を構成することができるのは勿論である。
【００３４】
さらに、上記説明では、各電極体Ｃを接続するために、インタ−コネクタ９を電解質３上に配置しているが、このようにインタ−コネクタ９を必ずしも配置する必要はなく、この燃料電池をセットする装置側にインタ−コネクタを形成しておき、燃料電池を装置にセットしたときに、各電極体に対応する部分にインタ−コネクタが配置されるように構成することもできる。
【００３５】
また、上述した製造方法においては、各ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いているが、これに限定されるものではなく、ドクターブレード法、スプレーコート法、リソグラフィー法、スピンコ−ト法、泳動電着法、ロ−ルコ−ト法、グラビアロ−ルコ−ト法、ディスペンサーコート法、ＣＶＤ，ＥＶＤ，スパッタリング法、転写法等の印刷方法等、その他一般的な印刷法を用いることができる。また、印刷後の後工程として、ＣＩＰ（静水圧プレス）、ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）、ホットプレス、その他一般的なプレス工程を用いることもできる。なお、電解質を印刷にて形成する場合には、基板と電解質との間に、両者の熱膨張係数の中間の値を示す接着材料からなる応力緩和層を介在させることが好ましい。こうすることで、両者の膨張係数の相違から、焼結時において薄膜の電解質に割れが生じるのを防止することができる。
【００３６】
また、電解質を印刷法以外を用いて形成するには、例えば、粉末をプレス成形し、焼成作製した板状の電解質を準備し、これを接着剤を介して基板上に貼り合わせるという方法をとることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態におけるインターコネクタは、各図面において各電極の側面に接するように説明がなされているが、インターコネクタの端部が各電極の上面に掛かるように構成されていても構わないものである。  
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３９】
（実施例１）
実施例１として図６に示す固体酸化物形燃料電池を作成する。図６（ａ）は実施例に係る燃料電池の平面図、図６（ｂ）はその断面図である。電解質材料としてＧＤＣ（Ｃｅ０．９Ｇｄ０．１Ｏ１．９）粉末（０．０５〜５μｍ、平均粒径０．５μｍ）を使用し、これにセルロース系バインダー樹脂を少量混合し、９５：５の重量比となる電解質ペーストを作製した。電解質ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷法に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４０】
また、燃料極材料としてＮｉＯ粉末（０．０１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ)、ＳＤＣ（Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ１．９）粉末（粒径０．０１〜１０μｍ、平均粒径０．１μｍ）を重量比で７：３となるように混合した後、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記混合物の割合が８０重量％となる燃料極ペーストを作製した。つまり、上記混合物と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０となるようにした。燃料極ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４１】
続いて、空気極材料としてＳＳＣ（Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３）粉末（０．１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ)を使用し、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記粉末の割合が８０％となるように空気極ペーストを作製した。つまり、ＳＳＣ粉末と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０になるようにした。空気極ペーストの粘度は、燃料極と同様に、溶剤にて希釈しスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。また、基板１には、厚みが１ｍｍで１０ｍｍ角のアルミナ系基板を使用した。
【００４２】
次に、基板１上に上述した電解質ペーストをスクリーン印刷法によって１０ｍｍ角の大きさに塗布した後、１３０℃で１５分間乾燥し、続いて１５００℃で１０時間焼結することで、焼結後の厚みが２００μｍとなる電解質３を形成した。そして、燃料極ペーストをスクリーン印刷法によって幅５００μｍ、長さ７ｍｍとなるように塗布した。そして、１３０℃で１５分間乾燥した後、１４５０℃で１時間焼結し、焼結後の厚みが３０μｍとなる燃料極５を形成した。続いて、上記電解質３の同一面上に、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布した。このとき、空気極ペーストが、幅５００μｍ、長さ７ｍｍ、燃料極との間隔５００μｍとなるように塗布した。そして、燃料極と同様に、１３０℃で１５分間乾燥した後、１２００℃で１時間焼結することで、焼結後の厚みが３０μｍとなる空気極７を形成した。以上の工程によって１個の電極体を備えた固体酸化物形燃料電池を製造した。
【００４３】
こうして製造された実施例１に対して、次のような評価実験を行った。すなわち、メタンと酸素との混合ガスを８００℃で導入し、ＣＨ４＋１／２Ｏ２→２Ｈ２＋ＣＯの反応を起こさせることで、燃料極５である酸化ニッケルを還元処理し、電流−電圧特性の評価を行った。なお、還元処理を行うには、上記混合ガスの代わりに水素ガスを導入してもよい。
【００４４】
その結果、実施例１では６５ｍＷ／ｃｍ２の最大出力密度を得ることができ固体酸化物形燃料電池を得られることが確認された。
【００４５】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。実施例１との相違点は、電解質と基板との間に応力緩和層を介在させている点である。この実施例２では、ＧＤＣとＡｌ２Ｏ３粉末（０．１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ)とを、５０：５０の重量比で混合し、応力緩和層用ペーストとした。この応力緩和層用ペーストの粘度は、溶剤で希釈することによりスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４６】
その他の材料については、実施例１と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００４７】
作成方法としては、まず、基板上に応力緩和層用ペーストを塗布厚み３０μｍとなるように塗布後、１３０℃で１５分間乾燥した。その後は、上記実施例１と同様に、電解質、燃料極及び空気極を、この順で形成した。
【００４８】
以上のようにして形成された燃料電池は、応力緩和層がないものと比較して、薄膜の電解質に割れが発生する可能性を減少させることができる。また、電池性能としては、実施例１と同じ、６５ｍＷ／ｃｍ２の最大出力密度を得た。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態の一部拡大断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池の概略平面図である。
【図３】図１に示す燃料電池の製造方法の一例を示す図である。
【図４】図１に示す燃料電池の他の例を示す断面図である。
【図５】図２に示す燃料電池の他の例を示す平面図である。
【図６】実施例１に係る燃料電池の平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    基板
３    電解質
５    燃料極
７    空気極
９    インターコネクタ
【図１】
2005038848.tif 000003
【図２】
2005038848.tif 000004
【図３】
2005038848.tif 000005
【図４】
2005038848.tif 000006
【図５】
2005038848.tif 000007
【図６】
2005038848.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月30日(2004.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一方、円筒型セルは、円筒形の電解質の外周面及び内周面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、円筒縦縞型、円筒横縞型などが提案されている（例えば、特許文献２）。円筒型セルは、ガスシール性に優れるという利点を有する一方、平板型セルに比べて構造が複雑であるため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという欠点がある。