随着世界能源危机和环境恶化的双重压力，开发可持续的绿色能源成为全球关注的重点。在这之中，太阳能因其资源的丰富性和可持续性成为最具潜力的新型能源之一。太阳能电池作为太阳能转化为电能的关键设备，其研究和开发至关重要。目前太阳能电池主要分为几类，包括硅系太阳能电池（单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜）、化合物半导体薄膜太阳能电池（如CuInSe2、Cu(In,Ga)Se2、CdTe、GaAs和InP）、有机太阳能电池以及染料敏化纳米晶太阳能电池等。其中，化合物半导体薄膜太阳能电池因为其较高的光电转换效率、相对较低的生产成本和较优的稳定性特别引人注目，尤其是CuInSe2(CIS)和Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳能电池。
然而，CIS和CIGS薄膜太阳能电池中关键成分铟(In)和硒(Se)在地球中的含量较少，这限制了它们的进一步发展和大规模生产。因此，研究者开始寻找替代材料，希望找到具备类似光电转换效率但地球含量更丰富的材料，如铜锌锡硫化物（Cu2ZnSnS4，简称CZTS）。
CZTS薄膜作为太阳能电池的光吸收层，不仅具有高效率、低成本和长寿命的特点，而且其原材料丰富、无毒，是替代CIS和CIGS薄膜太阳能电池的理想选择。CZTS薄膜的制备方法多种多样，其中热蒸发法、喷涂热解法、电化学沉积法、分散-旋涂法和高温液相合成纳米晶墨水等方法在形貌、结构、成分以及组成太阳能电池的光电性能方面都各有影响。
热蒸发法是将CZTS材料通过高温蒸发沉积在基底上，形成薄膜。喷涂热解法是将CZTS的前驱体溶液喷涂在基底表面，然后通过热处理使前驱体分解并形成薄膜。电化学沉积法则是在电解液中通过电化学反应使CZTS沉积在电极上形成薄膜。分散-旋涂法是将CZTS的纳米颗粒分散在适当的溶剂中，然后涂覆在基底上，并通过旋涂过程形成均匀的薄膜。高温液相合成纳米晶墨水是一种新兴的制备方法，它涉及高温下合成纳米晶并通过墨水形式进行涂覆。
除了制备方法外，研究CZTS薄膜太阳能电池还面临一系列问题。薄膜的结晶质量对于提高太阳能电池的转换效率至关重要，因此如何提高结晶性是研究的热点之一。CZTS薄膜的元素比例对电池性能有显著影响，因此在制备过程中需要严格控制各个元素的比例。再者，提高CZTS薄膜与基底之间的附着力也是研究的重点。此外，太阳能电池的稳定性是商业化推广的重要指标，因此对CZTS薄膜太阳能电池的长期稳定性研究同样重要。
为了推动CZTS薄膜太阳能电池的研究和应用，未来的研究方向应当集中在提高CZTS薄膜的光电转换效率，开发更适合工业化生产的大面积制备技术，以及提高CZTS薄膜太阳能电池的稳定性和耐久性上。随着研究的深入和技术的进步，CZTS薄膜太阳能电池有望成为下一代高效率、低成本和长寿命的太阳能电池。
本文综述了Cu2ZnSnS4薄膜的制备方法和研究进展，重点介绍了热蒸发法、喷涂热解法、电化学沉积法、分散-旋涂法和高温液相合成纳米晶墨水等方法对CZTS薄膜及其太阳能电池性能的影响，并探讨了未来研究的发展方向，为CZTS薄膜太阳能电池的研究提供了重要的理论和实践参考。
