早期制备石墨烯柔性透明电极的方法是将GO旋涂在SiO2/Si基底上成膜，并在Ar/H2气氛下进行高温热还原处理，以获得较好的导电性。将制备好的rGO薄膜转移至PET基底上，当石墨烯薄膜厚度为4nm时，可制备最高透过率为88％、方块电阻为16Ω/□的柔性透明电极。用3-己基噻吩（P3HT）和苯基C61丁酸甲酯（PCBM）的混合物作为活性层，在柔性PET基底上制备了器件结构为rGO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/TiO2/Al的太阳能电池，可以得到0.78％的光电转换效率。

Acro等将CVD法制备的石墨烯转移至PET基底上制备柔性透明电极，并对基于石墨烯和ITO电极的太阳能电池分别进行了抗弯折能力的测试（图7-19）。对两种电池施加从0°逐渐加大的弯折角度，基于石墨烯柔性透明电极的电池在弯折角度达到138°时，依然保持较好的电池性能；相比之下，以ITO作为柔性透明电极的电池在弯折角度达到60°时基本失效。其原因在于弯折角度的增大使得本征易脆的ITO薄膜产生裂缝，从而透明电极的电阻增大，使得电池器件中的串联电阻增大，器件性能大幅度降低。相反地，得益于石墨烯薄膜优异的抗弯折性，以CVD法制备的石墨烯为柔性透明电极的电池表面并没有出现明显的裂缝，器件性能受弯折角度的影响较小。

图7-19　对比以石墨烯和ITO分别作为电极的太阳能电池的性能

（a, b） 以CVD法制备的石墨烯和ITO为电极的太阳能电池在不同弯折角度下的电流密度-电压曲线；（c）两种器件的填充因子随弯折角度的变化曲线；（d）两种器件在抗弯折测试前后表面的SEM图

CVD法制备的石墨烯在作为电池电极时除了展示出优异的抗弯折性，还因其化学稳定性良好在电池中充当顶电极时，可以有效隔绝水氧对电池功能层的损害，提高无封装电池的稳定性。Liu等将HAuCl4加入PEDOT∶PSS溶液中，制备出PEDOT∶PSS（Au）的混合薄膜对石墨烯进行掺杂，得到了效果明显且十分稳定的掺杂效果。掺杂后，单层石墨烯的方块电阻降至（158±30）Ω/□，而4层石墨烯的方块电阻可降至（68±10）Ω/□。并且存放40天后，掺杂效果基本无衰退。以CVD法制备的石墨烯薄膜为顶电极制备了器件结构如图7-20所示的柔性太阳能电池，实现了3.2％的光电转换效率。同时对柔性电池进行了抗弯折性和稳定性的测试。以CVD法制备的石墨烯为电极的电池在弯折1000次后，光电转换效率只损失了8％，展现出良好的柔韧性。除此之外，以CVD法制备的石墨烯作为顶电极时，对器件的稳定性产生了影响。以基于ITO电极的电池作为参照器件，当以单层石墨烯为顶电极时，器件在空气中的稳定性明显提高；当增加石墨烯层数到2层时，器件效率衰减速度再次减慢，稳定性继续提高；当石墨烯层数继续增加时，稳定性不再随石墨烯层数的增加而增加。可以推断出，当石墨烯层数达到2层及以上时，水氧基本无法穿透电极进入功能层，由外界水氧引起的器件效率衰减基本被控制，器件展现出较好的稳定性。

图7-20　多层石墨烯作为柔性太阳能电池顶电极对稳定性的影响 (www.daowen.com)

（a）器件结构示意图；（b）弯折次数对器件主要性能的影响；（c）掺杂效果及稳定性；（d）不同层数石墨烯作为顶电极时对器件稳定性的影响

CVD法制备石墨烯柔性透明电极在稳定掺杂的条件下，方块电阻和透过率接近ITO。为了获得更佳的电池性能，还可以对石墨烯与其他功能层界面的能级匹配进行优化。Park等用MoO3电子阻挡层和ZnO电子传输层对石墨烯表面进行修饰获得了与功能层更匹配的功函数。以CVD法制备的3层石墨烯（约300Ω/□）分别作为聚合物太阳能电池的阳极和阴极。当石墨烯作为顶电极时，器件效率为6.1％；当石墨烯为底电极时，器件效率为7.1％。两种器件以5mm的曲率半径弯折100次，其光电转换效率没有衰减，展现出了良好的柔韧性。

除了可以单独作为有机/聚合物太阳能电池的阳极或者阴极材料，石墨烯透明电极还可以同时用作电池的阳极和阴极。Song等制备了石墨烯同时作为阳极和阴极的半透明太阳能电池。底部的石墨烯通过PMMA法转移，而顶部的石墨烯通过干法转移。整个器件在可见光波段具有61％的透过率，制得在PEN基底上柔性器件具有3.7％的光电转换效率。器件制备工艺兼容性强，甚至可以在纸或者Kapton胶带上制备（图7-21）。为了进一步验证石墨烯电极对电池抗弯折性的提高，测试了不同电极组合的器件在不同曲率半径下的效率衰减状况。当顶、底电极材料均为石墨烯（Gr/Gr），曲率半径小至0.7mm时器件效率出现明显衰减，较ITO/石墨烯电极（ITO/Gr）的1.2mm和ITO/铝电极（ITO/Al）的2.0mm表现出更好的抗弯折性。

图7-21　石墨烯电极对电池抗弯折性能的影响

（a）在三种基底（PEN、纸和Kapton胶带）上制备器件前后的照片；（b）不同电极组合的器件做抗弯折测试的照片及效率和曲率半径之间的关系；（c）双电极均为石墨烯的器件在不同曲率半径下效率随弯折次数的变化

目前，关于石墨烯薄膜作为有机/聚合物太阳能电池柔性顶、底电极的研究已经初步证明了其在柔性太阳能电池领域对传统ITO透明电极的可替代性。并且石墨烯薄膜具有良好的机械柔韧性和化学稳定性，使得其在作为柔性电极和维持电池稳定性方面也起到了重要作用。