石墨烯优异的综合性能使之在柔性光电器件中展现出应用潜力。其在稳定性、水氧阻隔性、功函数可调性等方面的特性将为有机发光二极管、太阳能电池、触摸屏、电子墨水和液晶显示面板等柔性光电器件的发展带来新的机遇。

石墨烯薄膜是有机发光二极管（OLED）透明电极的候选材料，其优异的柔性有望满足OLED可挠曲变形的需求。石墨烯薄膜的易修饰性使功函数具备较大的调控范围，因而既可作为高功函数的OLED阳极，也可以作为低功函数的OLED阴极。图1-8是石墨烯薄膜作为OLED阳极的结构示意图和柔性石墨烯OLED发光照片。石墨烯芳香环中的高电子密度仅形成0.064nm的几何孔径，小至任何分子无法通过，可阻隔导致OLED性能退化的水氧分子，由此具备器件封装功能。此外，石墨烯结构稳定，不存在困扰传统导电氧化物的离子扩散问题，从而避免离子扩散至有源层而引起发光激子猝灭。

图1-8　柔性石墨烯OLED

（a）结构示意图；（b）实验室样品发光照片

石墨烯薄膜在太阳能电池器件中可扮演多种角色，如透明电极、光活性层、载流子传输通道等，如图1-9所示。作为透明电极，石墨烯薄膜已被用于多种光伏器件，如无机太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。相比于其他透明导电薄膜，其具备宽谱高透过率的独特优势，在近红外波段仍能达到约97.7％的高透过率，从而扩展了太阳能光伏器件的利用范围，有效地提升了器件效率。此外，石墨烯sp2的杂化结构赋予其化学稳定性，使石墨烯薄膜具备耐候性和耐久性，利于光伏器件于恶劣环境下工作。

图1-9　基于石墨烯透明电极的柔性太阳能电池器件

（a）无机太阳能电池结构示意图；（b）有机太阳能电池结构示意图；（c）染料敏化太阳能电池结构示意图；（d）有机太阳能电池器件实物照片(www.daowen.com)

石墨烯薄膜有望满足柔性触摸屏对方块电阻和透过率的应用要求。柔性触摸屏依赖电阻或电容的变化来判断触点位置，而反复的弯曲会引起导电薄膜电学性能衰退，所以导电薄膜的方块电阻稳定性是应用的重要指标。相比于其他柔性导电薄膜，石墨烯薄膜能于3％的应变下承受约30万次弯曲循环而保持方块电阻稳定，且具备毫米尺度的弯曲半径。目前，石墨烯薄膜已实现在柔性触摸屏上的应用（图1-10）。

图1-10　柔性石墨烯触摸屏

（a）结构示意图；（b）实物照片

石墨烯薄膜可作为柔性透明导电窗口用于柔性电子墨水和液晶显示面板。柔性透明导电窗口既可为这类光电器件施加电场，改变电子墨水或聚合物分散型液晶的状态，从而变换显示图形，也可以作为光学透明窗口使图形得以显示（图1-11）。传统的透明导电窗口材料ITO因昂贵的稀土原材料及其易脆性而难以满足发展要求。石墨烯薄膜则具备潜在的成本优势，其优异的柔性还使之兼容电子墨水、液晶显示面板的卷对卷生产方式，进一步降低制备成本。未来，石墨烯薄膜有望使柔性电子墨水及液晶显示器件泛在化，用于电子纸、电子标签和广告面板等领域。

图1-11　基于石墨烯薄膜的柔性液晶显示透明导电窗口

（a）结构示意图；（b）实物照片