目前广泛应用的透明电极材料为金属氧化物如氧化铟锡等，但其对红外光谱具备较强的吸取、热稳定性较好、坚硬，同时在用于时必须在其表面镀一层铂来提升其导电性，大大增加了制取成本。而石墨烯完全对所有红外线具备低透明性，不利于提高光能利用率。透光率增高不会造成载流子密度减少，但由于石墨烯具备十分低的载流子迁移率，即使载流子密度十分小，也能保证一定的导电亲率。
石墨烯可以制取成柔性半透明薄膜电极，解决了氧化铟锡坚硬的弱点。 石墨烯具备较好的电学性能，可以作为太阳能电池中的受体材料。
石墨烯可以和有机聚合物材料填充构成大的给受体界面，不利于电池中激子的蔓延速率和载流子迁移率的提升，避免由于电荷传输路径被毁坏产生的二次挤满。如石墨烯可以和给体材料P3HT或者P3OT填充，延长了电荷传输路径；也可以将受体材料C60接枝到石墨烯表面，更进一步提高电子导电亲率。
石墨烯作为受体材料时，其结构上的缺失将不会减少电子传输能力，减少电子空穴的填充，无法明显提升电池的光电切换效率，因此增加石墨烯的缺失，以及考虑到石墨烯与给体材料的相互作用和给定是注目的重点。 另外，石墨烯材料也被应用于到各类太阳能电池的光阳极上。将石墨烯薄膜沉积在Si表面，不利于Si基肖特基电池的表面腐蚀、掺入及异质拢的构成，且有效地提高电池的光电切换效率。在染料敏化太阳能电池中，将石墨烯与二氧化钛构成复合物作为光阳极，意图充分利用二者的优点，提高电子传输速度，减少电子空穴的填充，更进一步减少光阳极对染料的导电，提升光电切换效率。
大量研究指出石墨烯应用于太阳能电池的优越性和可行性，尽管光伏产业在过去几年经历了大起大落，但随着国家对新的能源开发利用的推崇程度，太阳能电池的经销不具备持续增长能力，石墨烯的经常出现正好为光伏产业中一些急需解决问题的技术难题获取了解决方案，未来石墨烯在光伏行业大有可为。
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