แกรฟีน
ศักยภาพในการนำมาใช้งาน > เซลล์แสงอาทิตย์

แกรฟีนมีการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของการนำไฟฟ้าสูงและความโปร่งใสของแสง ซึ่ง ทำให้มันเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์  แผ่นเดียวของแกรฟีนเป็นสารกึ่งตัวนำที่มี bandgap เป็นศูนย์ ที่ซึ่งตัวขนส่งประจุจะไม่ถูกกระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ ซึ่งหมายความว่าการกระจัดกระจายของตัวขนส่งจะไม่เกิดขึ้น  เนื่องจากวัสดุนี้จะดูดซับเพียง 2.3 % ของแสงที่ตามองเห็นเท่านั้น มันจึงเป็นตัวเลือกสำหรับการใช้งานในฐานะตัวนำไฟฟ้าโปร่งใส  แกรฟีนสามารถประกอบขึ้นเป็นขั้วไฟฟ้าบางที่มีผิวเรียบ แต่ในทางปฏิบัติ แผ่นแกรฟีนบางๆที่ถูกผลิตผ่านขบวนการสารละลายจะประกอบด้วยข้อบกพร่องของตาข่าย และ จุดวงรอบเล็กๆที่ทำหน้าที่เป็นศูนย์รวมตัวใหม่ และลดการนำไฟฟ้าของวัสดุ ดังนั้น แผ่นบางเหล่านี้จะต้องถูกทำให้หนากว่าหนึ่งชั้นอะตอม เพื่อให้ได้ความหนืดที่ผิวที่สัมผัสได้ ความหนืดที่ถูกเพิ่มเข้าไปนี้สามารถถูกต่อต้านโดยการผสมผสานวัสดุเพิ่มการนำไฟฟ้า เช่นเมทริกซ์ซิลิกา การนำไฟฟ้าของฟิล์มแกรฟีนที่ถูกลดลงไปยังสามารถปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยการติด​​โมเลกุลอโรเมทิกขนาดใหญ่เช่น เกลือโซเดียม pyrene -1- กรดซัลโฟนิก (Pys) และเกลือโซเดียม ของ 3,4,9,10 - perylenetetracarboxylic diimide bisbenzenesulfonic acid (PDI)  โมเลกุลกรดอโรเมติกที่มีขนาดใหญ่เหล่านี้ ภายใต้อุณหภูมิสูงจะช่วยในการจับคู่แบบ π ของแผ่นฐานของแกรฟีนได้ดีขึ้น แผ่นแกรฟีนบางๆ มี ความโปร่งใสในระดับสูงในภูมิภาคที่ตามองเห็นได้และภูมืภาคใกล้อินฟราเรด และ นอกจากนี้ยังมีเสถียรภาพทางเคมีและความร้อนที่สูง
เพื่อให้แกรฟีนสามารถนำไปใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ได้ การผลิตขนาดใหญ่ ของวัสดุจะต้องประสบความสำเร็จ อย่างไรก็ตาม การปอกเปลือกของ graphene pyrolytic ดูเหมือนว่าจะไม่ได้เป็นขั้นตอนง่ายๆในการยกระดับขึ้น  วิธีทางเลือกที่มีศักยภาพ ในการผลิตที่สามารถปรับขนาดของแกรฟีนที่ได้รับการแนะนำ คือการสลายตัวทางความร้อนของ ซิลิกอนคาร์ไบด์
การใช้แกรฟีนที่นอกเหนือไปจากฐานะที่เป็นออกไซด์การนำกระแสที่มีความโปร่งใส (อังกฤษ: transparent conducting oxide) หรือ TCO  มันยังได้แสดงความสามารถในการเคลื่อนประจุที่สูง อาจนำไปสู่ข้อสรุปว่า มันอาจจะสามารถถูกนำไปใช้เป็นตัวสะสมและขนส่งประจุในเซลล์แสงอาทิตย์  การใช้งานของแกรฟีนใน OPVs สำหรับเป็นวัสดุ photoactive ต้องปรับ bandgap ให้อยู่ในช่วงของ 1.4 - 1.9eV  ในปี 2010 Yong & Tour ได้รายงานประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แกรฟีนโครงสร้างนาโนเซลล์เดียว ได้กว่า 12%  อ้างอิงถึงข้อเขียนเรื่องอนาคตของแกรฟีนใน OPV ของ P. Mukhopadhyay และ R. K. Gupta ว่า อาจจะเป็น "อุปกรณ์ในที่ซึ่งแกรฟีนกึ่งตัวนำถูกใช้เป็นวัสดุ photoactive และแกรฟีนโลหะถูกใช้เป็นขั้วไฟฟ้า"
ห้องปฏิบัติการโรงเรียนวิศวกรรม USC Viterbi  ได้รายงานการผลิตขนาดใหญ่ของแผ่นฟิล์มแกรฟีนโปร่งใสมากจากไอสารเคมีสะสมในปี 2008  ในขั้นตอนนี้นักวิจัยได้สร้างแผ่น แกรฟีนบางเฉียบโดยตอนแรกเป็นการวางอะตอมของคาร์บอน ในรูปแบบของฟิล์มแกรฟีน บนแผ่นนิกเกิลจากแก๊สมีเทน แล้วพวกเขาก็วางชั้นป้องกันของเทอร์โมพลาสติคเหนือชั้น แกรฟีนและละลายนิกเกิลใต้อ่างน้ำกรด  ในขั้นตอนสุดท้าย พวกเขาแนบแกรฟีนที่มีการป้องกันด้วยพลาสติกไปกับแผ่นโพลิเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นมากซึ่งจากนั้นจะสามารถรวมตัวเข้าไปในเซลล์ OPV (photovoltaics graphene)  แผ่นแกรฟีน/ลิเมอร์ถูกผลิตที่มีขนาด ใหญ่ถึง 150 ตารางเซนติเมตร และสามารถใช้ในการสร้างอาร์เรย์ที่มีความหนาแน่นของเซลล์ OPV มีความยืดหยุ่นได้  ในที่สุดมันก็อาจเป็นไปได้ที่จะสั่งแท่นพิมพ์เพื่อวางเซลล์แสงอาทิตย์ราคาไม่แพงให้ครอบคลุมพื้นที่กว้าง เหมือนเช่นการพิมพ์หนังสือพิมพ์บนหนังสือพิมพ์ (ม้วนต่อม้วน)
ในขณะที่ซิลิกอนได้เป็นมาตรฐานสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์มานาน, การวิจัย ใหม่จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งโฟโทนิค (ICFO) ในสเปนได้แสดงให้เห็นว่า แกรฟีน สามารถพิสูจน์ว่ามันมีประสิทธิภาพสูงขึ้นมาก เมื่อมันเปลี่ยนแสงให้เป็นพลังงาน  การศึกษาพบว่ามันแตกต่างจากซิลิกอนที่สร้างเพียงหนึ่งอิเล็กตรอนที่ขับกระแสสำหรับแต่ละโฟตอนที่มันดูดซับ แต่แกรฟีนสามารถสร้าางได้หลายอิเล็กตรอน เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำด้วยแกรฟีนสามารถให้มีประสิทธิภาพได้สูงถึง 60% - สองเท่าของประสิทธิภาพสูงสุดที่ซิลิกอนทำได้