近几年，研究人员一直在研发各种透明的有机太阳能电池，并取得重大进展。这些电池与硅基太阳能电池相比，具有多项优势：制造工艺简单，成本便宜，轻便易弯曲，容易运送到没有电网的偏远地区。但这些研究面临着一个长期难以解决的难题：找不到集导电性和光学透明性于一身的合适电极材料。
目前，最广泛使用的材料是铟锡氧化物（ITO），这种材料导电性和透明性都符合要求，但太硬，弯曲时容易折断碎裂，而且，铟是一种稀有金属，用来生产太阳能电池成本过高。
石墨烯层成为替代ITO的最佳选择。这种用随处可见的碳制成的材料，不仅导电性高、可弯曲和透明，而且做成的电极只有1个纳米厚，更符合超薄有机太阳能电池的需求。
高的电子迁移率使石墨烯具有理想的条件，电子穿过石墨烯时，大约有100倍的迁移率，这是对比硅而言，石墨烯还具有卓越的强度，而且事实上，它几乎是透明的（2.3％的光可被吸收；97.7％的光可被传输），这些都使它成为理想的候选材料，可用于光伏领域，超薄透明石墨烯膜就可替代金属氧化物电极。因此，它可能是一种很前途的替代材料，可替代铟锡氧化物（ITO），铟锡氧化物是目前标准的透明电极材料，石墨烯用作电极，可用于液晶显示器，太阳能电池，iPad和智能手机使用的触摸屏，以及有机发光二极管（ OLED）显示器，这种显示器用于电视和计算机。
石墨烯被寄予厚望的应用实例之一是转换效率非常高的新一代太阳能电池。展望其今后的应用领域，首先是透明导电膜领域，其次是中间电极等领域。
对于石墨烯制透明导电膜，触摸面板阵营的期待比较高，不过太阳能电池厂商的期待可能更高。这是因为石墨烯不仅在代替ITO方面的性能或其柔性较高，而且只有石墨烯透明导电膜才能实现对于太阳能电池来说非常重要的特性。
这个特性就是对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性。尽管红外线占据了相当一部分的太阳辐射能量，但现有的大部分太阳能电池都无法把红外线作为能量源来有效利用。这是因为除了有效的光电转换本身不易实现之外，迄今多用于透明电极的ITO和FTO对红外线的透射率实际上也比较低。
如果只要对于红外线确保透明性就足够了的话，材料的开发并不困难。不过，这种材料大多在原理上会面临导电率大幅降低的问题。
在一般情况下要确保大范围波长领域的透明性，载流子的密度越低越好。不过，由于导电率与载流子迁移率和载流子密度的乘积成比例，因此如果载流子迁移率不是很高，那么较小的载流子密度也就意味着导电率较小。其典型示例就是玻璃这种绝缘体。无论多透明，只要电流不能通过，就没有任何意义。
石墨烯几乎是唯一一种能够避免这种问题的材料。其原因在于石墨烯具有非常高的载流子迁移率。因此，即使载流子密度非常小，也能确保一定的导电率。这种材料是非常罕见的。
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