除了設(shè)備性能之外，價格波動問題(特別是銦)，稀土稀缺性問題(例如碲)，以及潛在的環(huán)境問題(如鎘的毒性問題)，都已引起一些人顧慮碲化鎘和銅銦鎵硒。最先找到的下一代薄膜光伏材料，就是低成本季銅鋅錫硫(CZTS：quaternarycopper-zinc-tin-sulfide)和銅鋅錫硫族(CZTSSe：copper-zinc-tin-chalcogenide)。值得注意的是，這些材料包含地殼中豐富的天然元素，毒性非常低。

從歷史上看，大部分季銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的合成，是采用真空沉積金屬前體，之后再硫化，休哥W希爾豪斯(HughW.Hillhouse)說，他是華盛頓大學(xué)(UniversityofWashington)化學(xué)工程系任伯格(Rehnberg)首席教授。然而，這種方法具有挑戰(zhàn)性，原因是成本、空間異質(zhì)性成分和所形成的二元化合物，如硫化鋅(ZnS)。因此，他們正在開發(fā)一些溶液為基礎(chǔ)的無機太陽能電池化學(xué)技術(shù)，以顯著降低生產(chǎn)成本，提高性能。

當(dāng)前的紀(jì)錄，銅鋅錫硫族太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率超過10.1%，這一紀(jì)錄是由米茲(Mitzi)和IBM的同事制造的(《高效率太陽能電池采用地球上豐富的液體處理吸收劑》)，使用的前體需要用肼(hydrazine)穩(wěn)定，肼是一種具有肝毒性、易爆的致癌溶劑。

有一篇論文發(fā)表在最近一期《先進能源材料》上，就是《地球上豐富的光伏元素直接來自可溶性前體高產(chǎn)量需使用無毒溶劑》(Earth-AbundantElementPhotovoltaicsDirectlyfromSolublePrecursorswithHighYieldUsingaNon-ToxicSolvent)，希爾豪斯和他的小組表明，還有其他的化學(xué)方法，使用更加良性的溶劑，這需要演示一種簡單輕便的液相法(solutionphasemethod)，以制成季銅鋅錫硫薄膜太陽能電池，使用市售前體和無毒溶劑，也可高產(chǎn)。

在這項工作中，一個關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是有了一些替代品，這樣，不再使用納米晶體油墨或有毒溶劑如肼，也可以產(chǎn)生高效溶液加工的太陽能電池。

事實上，對于溶液加工無機太陽能電池有什么可能性，我們很可能只是抓住了表面，希爾豪斯說。

他淺顯的新化學(xué)方法制備銅鋅錫硫族薄膜太陽能電池，需采用旋涂溶液，就是一種高度可溶、價格便宜的市售前體，還有環(huán)保無毒溶劑，即二甲基亞砜(dimethylsulfoxide)，這樣，就可形成高質(zhì)量銅鋅錫硫族薄膜，在涂有鉬(molybdenum)的內(nèi)石灰(sodalime)玻璃上隨后進行硒化(selenization)。制成的太陽能電池設(shè)備具有空氣穩(wěn)定性，呈現(xiàn)的效率是4.1%。

希爾豪斯指出，從前體到薄膜，用這種方法摻合的金屬量可接近100%，采用納米晶體油墨方法就不是這樣的情況，但可以制成效率7.2%的設(shè)備。

這種新穎的加工方法打開了一扇大門，可以制造成本低、用溶液加工制備的薄膜太陽能電池，就采用地球上豐富的元素。吸收層沉積，可以采用狹縫擠壓涂層(slotdiecoating)，間壁涂層，或其他易于升級的工藝。

到目前為止，都很少了解這種基本電子屬性、缺陷物理學(xué)、熱力學(xué)，或季銅鋅錫硫的形成動力學(xué)，甚至更不太了解基于季銅鋅錫硫的異質(zhì)結(jié)構(gòu)光電器件，希爾豪斯說。單結(jié)太陽能電池的理論效率極限，使用季銅鋅錫硫或銅鋅錫硫族均超過30%，很可能，一旦這些基本條件到位，季銅鋅錫硫太陽能電池有朝一日就可以取代銅銦鎵硒、碲化鎘，甚至硅基光伏發(fā)電技術(shù)。