作为一种透明柔性导电材料，石墨烯有望应用于光伏（PV）太阳能电池领域。目前，石墨烯已运用于图像显示和涂层金属的防蚀材料等各个方面。

光伏太阳能电池中的石墨烯具有高导电性和光透明性，吸光率低，大约可吸收2.7%的白光，并同时保持高电子迁移率，因此可用于替代铟锡氧化物（ITO）。此外，由于石墨烯的带隙几乎为零，所以不能用来代替硅（Si）。最近，有研究报告显示，通过氯掺杂可将石墨烯的带隙增至1.2eV，通过氢化甚至可以增至2.54eV。报告还指出，通过与硼掺杂，石墨烯还可以制成P型半导体。鉴于以上可能性，王等（Wang et al.）研发出PN结n-碳纳米管/p-石墨烯[王等（Wang et al.），2014]。此研究结果为研发石墨烯PN结代替硅作为基底或半导体提供了可能性。

石墨烯薄膜的另一个优势是在可见光和近红外光区域内具有高透光率。此外，石墨烯薄膜也具有化学稳定性和热稳定性，其电荷迁移率高，因此可用于制造电荷收集器和光伏透明电极。

由于石墨烯的柔韧性大、质地极其轻薄，石墨烯光伏电池可用于手机充电或改造可储能的光伏纱窗或窗帘。

科学家也开始尝试制造石墨烯硅异质结太阳能电池。在这种太阳能电池中，石墨烯用作透明电极，而N型硅则用于收集光生载流子[李等（Li et al.），2010]。之后，他们用三氟甲磺酰胺进行化学掺杂的石墨烯硅片将这种电池进行涂层，从而将电池的效率提高到了9.6%[李等（Li et al.），2010]。

科学家们在其他方面的研究也获得了成功：纳米石墨烯光伏电池的使用效率超过12%，其中，半导体石墨烯用作光伏材料，金属石墨烯则用作导电电极[穆霍帕蒂亚和古普塔（Mukhopadhyay and Gupta），2013]。

另一种高效能的石墨烯光伏太阳能电池（使用效率为15.6%）是通过将氧化钛和石墨烯用作电荷收集器、钙钛矿用作太阳能吸收剂制成的。钙钛矿的晶体结构与钛酸钙（CaTiO₃）相同。虽然这种设备是在150℃的高温下通过溶液沉积制备的，但该方法由于使用柔性塑料而降低了成本[王等（Wang et al.），2014]。

为了满足光伏电池所用的石墨烯的商业需求，科学家们在用化学气相沉积（CVD）法制备石墨烯的过程中将甲烷用作前体，镍用作基底，同时在石墨烯上涂上热塑性塑料保护层，最后将这种塑料保护的石墨烯附着于柔性聚合物膜以制造光伏电池。这样就制成150cm²的石墨烯塑料，用以制备柔性光伏电池的密集阵列。

在将石墨烯制成低表面粗糙度值的薄膜电极时会遇到以下问题。

1）由于石墨烯可用于制造商业太阳能电池，其大规模生产也就必不可少。剥离热解石墨烯或热解碳化硅都不是商业合成理想石墨烯的可行方案，而使用溶液处理法制备出的石墨烯会有晶格缺陷和晶界，它们作为复合中心会削弱材料的导电性。因此，需制造出具有理想电阻且厚度更大或层数更多的石墨烯片。(www.daowen.com)

2）可加入二氧化硅作为导电填料来削弱持续增大的电阻。

3）将有机芳香分子附着在还原石墨烯上可增强其导电性，如苝-1-磺酸钠盐和3，4，9，10-苝四甲酰二亚胺二苯磺酸钠。

4）石墨烯的另一个缺陷是其零带隙。用作光敏化材料，石墨烯的带隙应在1.4～1.9eV才能应用于太阳能电池领域。

石墨烯用于图像显示：石墨烯的透光率高达90%且导电性强，因而是制造平面显示器、阴极射线管和触摸屏中透明导电电极的极好材料。此外，石墨烯材质坚硬，因此独立式石墨烯也可用于全息摄影和相干衍射。独立式石墨烯在低能电子前也呈现出透明状态（图6.2），因此石墨烯可用于全息成像。

金属抗氧化膜：由于反应性环境，工业上使用的金属面临着腐蚀问题。研究显示[陈等（Chen et al.），2011]，由于石墨烯自身的抗氧化能力，通过化学气相沉积法在铜（Cu）和铜/镍（Cu/Ni）合金等金属表面上生成的石墨烯薄膜能够保护金属表面不受空气氧化影响，这是因为石墨烯薄膜本身对氧化气体和溶液具有化学惰性。此外，即便以200℃的温度加热4h，石墨烯薄膜也能阻止氧化气体和溶液的扩散，不过晶界可能会出现部分氧化情况。除此以外，石墨烯还能抵抗过氧化氢的腐蚀。因此，石墨烯可应用于保护任何催化石墨烯生长的金属。

图6.2 独立式石墨烯相干衍射和全息成像的实验装置。一个电子点源（EPS）发射出一条球形电子波。相干衍射成像（上）：利用一个1μm孔的微透镜（ML）（见插图上显示微透镜的扫描电子显微镜像）形成一条平行光束，把独立式石墨烯照射到样品架（SH）上。衍射模式和全息图（下）会分别记录在一个68mm远的探测系统上，探测系统是由一个直径为75mm的微通道板、一个用磷涂层的光纤板和8000×6000像素的电荷耦合器件（CCD）芯片组成的 Copyrightⓒ 2013，American Physical Society，Courtesy：Longchamp et al.，Physical Rev Letters，110（25）2013，255501.

石墨烯透明导电涂层有望代替昂贵的铟锡氧化物透明导电涂层，并运用于节能窗、太阳能电池、显示器和发光二极管（LED）等中。