近几年环保意识高涨，而人类对能源的需求量愈来愈大，因此积极开发各种绿色能源，如：太阳能、燃料电池、生质能、风力发电、水力发电、地热发电等，即成为当前最迫切的课题。其中以太阳能电池的发展规模最大，投入资金与人力最多。 

       CIGS (Copper Indium Gallium Selenide，铜铟镓硒) 和CdTe (Cadmium Telluride，碲化镉) 有优越的光电特性和最高的薄膜电池转换效率，加上最近刚完成商业化量产，为现阶段最有潜力的薄膜太阳能电池技术。但其原料具有毒性及环保上的考虑，且In(铟)与Ga(镓)元素于地壳中含量稀少，是此种太阳能电池最大的隐忧[1][2]。

       和CIGS太阳能电池类似，CZTS (Copper Zinc Tin Sulfide，铜锌锡硫) 是应用I-II-IV-VI族的四种元素结合制作而成的化合物太阳能电池，从2000年开始被广泛研究与应用。 

       CZTS的物理性质与光学特性类似CIGS，而CZTS使用的元素并不像CIGS中的In与Ga具有稀少性，也不像CdTe中的Cd(镉)具有强烈的毒性，CZTS所使用的四种元素皆是在地壳中含量丰富容易取得、且无毒性的元素[3]。 

       此外，CZTS具有p型、直接能隙、能隙可调、高可见光吸收率等优势，非常适合应用于太阳能薄膜电池的吸收层[1][2]。 

       因此CZTS成为目前最火红的太阳能电池技术。CZTS分为真空制程与非真空制程，目前最高的转换效率纪录是IBM使用hydrazine-based slurries技术制作，转换效率可达到11.1% [4]。  

       从事高效率太阳能电池研发，其材料的能隙是效率改进、提升的一项重点。下图为太阳能电池的能阶(energy level)图。每一种材料都有其特定的能隙(band gap)大小，而低于材料能隙的入射光子能量将无法被材料吸收而造成穿透(Fig 1. Process A)，无法激发材料产生电子/电洞对产生光电流。当入射光子能量刚好等于能隙时，可直接吸收形成电子-电洞对(Fig 1. Process B)而当入射光子能量大于材料能隙时，会将大于材料能隙之能量以晶格原子热震动的形式释放出来 (即释放出声子)(Fig 1. Process C)，该散失掉的热能可能还会造成材料温度的上升而导致其能隙下降，造成更多热损耗转换效率愈形恶化[5]。故研究者们采用多能隙半导体材料的组合，以有效提高不同能量光子的使用率。

Fig 1. 太阳能电池材料的能阶示意图。(Process A, B, C)

      常见的能隙分析工具为X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，简称XPS）但不适合用于CIGS或CZTS等四元化合物半导体。XPS主要用以测定材料中元素构成以及元素化学态进行晶体结构与成份分析[6]，其使用高能量的X光，只能解析出原子较接近核层(Core level)的光谱，对于多元化合物半导体材料较复杂，采用XPS的分析需要配合完整、精密的理论模型。加上XPS仅能对晶体或是粉末状样品做量测，以及必须在超高真空(10-10 ~10-11 Torr)的环境进行测定等限制，对于CIGS或CZTS太阳能电池组件并非合适的能隙测定方法。 

       2012年美国UCLA Yang Yang教授团队中提出一种CZTS precursor solution的制备方式，透过非常精确的化学计量控制，以减少长距离的载子扩散，并透过温度、制程控制，改变CZTS中各个成份元素的组成比例，进而使CZTS的能隙可由1 eV调整到 1.5 eV，最佳的转换效率可达8% [3] 。