5、新一代太陽能電池
石墨烯被寄予厚望的應(yīng)用實例之一是轉(zhuǎn)換效率非常高的新一代太陽能電池。展望其今后的應(yīng)用領(lǐng)域，首先是透明導(dǎo)電膜領(lǐng)域，其次是中間電極等領(lǐng)域。因為石墨烯不僅在代替ITO方面的性能或其柔性較高，而且只有石墨烯透明導(dǎo)電膜才能實現(xiàn)對于太陽能電池來說非常重要的特性。這個特性就是對于包括中遠紅外線在內(nèi)的所有紅外線的高透明性。盡管紅外線占據(jù)了相當(dāng)一部分的太陽輻射能量，但現(xiàn)有的大部分太陽能電池都無法把紅外線作為能量源來有效利用。這是因為除了有效的光電轉(zhuǎn)換本身不易實現(xiàn)之外，迄今多用于透明電極的ITO和FTO對紅外線的透射率實際上也比較低。
如果只要對于紅外線確保透明性就足夠了的話，材料的開發(fā)并不困難。不過，這種材料大多在原理上會面臨導(dǎo)電率大幅降低的問題。石墨烯幾乎是唯一一種能夠避免這種問題的材料。其原因在于石墨烯具有非常高的載流子遷移率。因此，即使載流子密度非常小，也能確保一定的導(dǎo)電率。這種材料是非常罕見的。
最近有些研究機構(gòu)正在積極進行光電轉(zhuǎn)換層材料的開發(fā)，一些紅外線高效轉(zhuǎn)換技術(shù)也相繼面世。這樣一來，如果可以利用對紅外線透明度也較高的透明導(dǎo)電膜，那么就可期待實現(xiàn)遠遠超過現(xiàn)有太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
目前，在這些開發(fā)活動中處于領(lǐng)先地位的廠商之一是富士電機控股株式會。該公司目前正在新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)的“革新性太陽能發(fā)電技術(shù)研究開發(fā)”項目中，積極開發(fā)采用石墨烯的太陽能電池用透明導(dǎo)電膜。
不過，富士電機事實上已經(jīng)放棄了迄今一直在研發(fā)的使用氧化石墨烯制作石墨烯片的工藝。時作為替代方法導(dǎo)入了三星公司等也采用的熱CVD法。[散戶之友、收集整理]通過一系列自主改進得到的2層石墨烯片的“導(dǎo)電率將高達ITO的幾倍，并且能夠確保90％的光透射率等，已經(jīng)達到能夠充分滿足性能指標(biāo)的水平”。
有待解決的課題是量產(chǎn)性問題�！拔覀兿Ｍ倌芙档虲VD法的工藝度。同時需要確立該方法中所使用的銅的再利用工藝。另外，還需要確認(rèn)與太陽能電池半導(dǎo)體層的相容性等”。
6、其它應(yīng)用
石墨烯還可以應(yīng)用于晶體管、觸摸屏、基因測序等領(lǐng)域，同時有望幫助物理學(xué)家在量子物理學(xué)研究領(lǐng)域取得新突破。中國科研人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞在石墨烯上無法生長，而人類細(xì)胞卻不會受損。利用這一點石墨烯可以用來做繃帶，食品包裝甚至抗菌T恤；用石墨烯做的光電化學(xué)電池可以取代基于金屬的有機發(fā)光二極管，因石墨烯還可以取代燈具的傳統(tǒng)金屬石墨電極，使之更易于回收。這種物質(zhì)不僅可以用來開發(fā)制造出紙片般薄的超輕型飛機材料、制造出超堅韌的防彈衣，甚至能讓科學(xué)家夢寐以求的2.3萬英里長太空電梯成為現(xiàn)實。
石墨烯這一目前世界上最薄的物質(zhì)首先讓凝聚態(tài)物理學(xué)家們驚喜不已。由于碳原子間的作用力很強，因此即使經(jīng)過多次的剝離，石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)依然相當(dāng)完整，這就保證了電子能在石墨烯平面上暢通無阻的遷移，其遷移速率為傳統(tǒng)半導(dǎo)體硅材料的數(shù)十至上百倍。這一優(yōu)勢使得石墨烯很有可能取代硅成為下一代超高頻率晶體管的基礎(chǔ)材料而廣泛應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中。目前科學(xué)家們已經(jīng)研制出了石墨烯晶體管的原型，并且樂觀地預(yù)計不久就會出現(xiàn)全由石墨烯構(gòu)成的全碳電路并廣泛應(yīng)用于人們的常生活中。
石墨烯還具有超高的強度，碳原子間的強大作用力使其成為目前已知的力學(xué)強度最高的材料，并有可能作為添加劑廣泛應(yīng)用于新型高強度復(fù)合材料之中。[散戶之友.收集整理]石墨烯良好的導(dǎo)電性及其對光的高透過性又讓它在透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用中獨具優(yōu)勢，而這類薄膜在液晶顯示以及太陽能電池等領(lǐng)域至關(guān)重要。另外，石墨烯在高靈敏度傳感器和高性能儲能器件方面也已經(jīng)展示出誘人的應(yīng)用前景�？梢哉f，石墨烯的出現(xiàn)不僅給科學(xué)家們提供了一個充滿魅力與無限可能的研究對象，更讓我們對其充滿了期待，也許在不久的將來，石墨烯就會為我們搭建起更加便捷與美好的生活。
總之，石墨烯幾乎完全透明，卻極為致密，即使原子尺寸最小的氦氣也無法穿透。這些性狀可由量子物理學(xué)加以解釋。石墨烯與塑料混合，可望形成導(dǎo)體，用于輸送電子，同時具備更強的機械性能和耐熱性能。石墨烯與塑料復(fù)合，可以憑借韌性，創(chuàng)制“新型超強材料”，兼具超薄、超柔和超輕特性。在特定領(lǐng)域內(nèi)，如電子行業(yè)，石墨烯適合制作透明觸摸屏、透光板和太陽能電池。如用于制造晶體管集成電路，石墨烯可望超越硅晶體，突破現(xiàn)有物理極限，使電腦運行速度更快、能耗降低。
●掘金萬億石墨烯產(chǎn)業(yè)
石墨烯是一種由碳原子按照六邊形進行排布并相互連接而成的碳分子，其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。石墨烯具有高導(dǎo)電性、高韌度、高強度等特點，在電子、航天軍工、新能源、新材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
石墨烯在電子行業(yè)的應(yīng)用中研發(fā)的方向主要有四個領(lǐng)域。
首先，石墨烯可替代晶硅應(yīng)用在芯片領(lǐng)域，將芯片速度提高到THZ級別。全球每年半導(dǎo)體晶硅的需求量在2500噸左右，石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成電路，市場容量至少在5000億元以上。
其次，石墨烯制成的鋰離子電池負(fù)極材料能夠大幅提高電池性能。全球每年負(fù)極材料的需求量在2.5萬噸以上，并保持20%以上增長。石墨烯作為負(fù)極材料應(yīng)用在十分之一的鋰離子電池中，其需求量也在250噸以上。
再次，石墨烯制成的超級電容器，充電時間只需1毫秒。2010年全球超級電容市場規(guī)模在50億美元，并保持著20%的增長率，隨著未來超級電容器的放量，石墨烯的應(yīng)用空間巨大。
最后，石墨烯可以替代ITO作為導(dǎo)電材料制成顯示器件。預(yù)計2011年全球ITO導(dǎo)電玻璃的需求量在8500萬-9500萬片，石墨烯的替代空間巨大。
產(chǎn)業(yè)化尚需時間
盡管有著巨大的市場空間，但石墨烯規(guī)�；⿷�(yīng)和需求均沒有形成，在8-10年內(nèi)無法形成產(chǎn)業(yè)化。
從供應(yīng)上看，行業(yè)仍在量產(chǎn)摸索階段，目前主要的制備方法有微機械剝離法、外延生長法、氧化石墨還原法和氣相沉積法；其中氧化石墨還原法由于制備成本相對較低，是目前主要制備方法。
目前國內(nèi)還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)石墨批量化生產(chǎn)的企業(yè)或研究機構(gòu)，多數(shù)企業(yè)只能小量生產(chǎn)石墨烯，所使用的生產(chǎn)技術(shù)多為氧化還原法，生產(chǎn)出的石墨烯溶液也存在很多技術(shù)上需要突破的問題。
從需求上看，石墨烯沒有形成下游的應(yīng)用和需求，目前最大的應(yīng)用還是為各大科研院校的實驗使用，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用尚需很長的時間。
石墨烯的高強度、高導(dǎo)電性及傳熱性等特性能夠在航天軍工、鋰離子電池、超級電容器等多領(lǐng)域有潛在應(yīng)用，但由于其成本過高，一直都處于研究階段。從目前的技術(shù)發(fā)展來看，最有可能實現(xiàn)工業(yè)化使用石墨烯的下游行業(yè)是復(fù)合材料領(lǐng)域和顯示技術(shù)領(lǐng)域。
將石墨烯添加到塑料、橡膠、涂料等基體中，可以大幅增強產(chǎn)品的性能，如強度、韌度、導(dǎo)電性及傳熱性等，在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用也是目前石墨烯最大的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
目前的顯示器件中應(yīng)用最廣泛導(dǎo)體材料是氧化銦錫ITO材料，將石墨烯作為導(dǎo)體材料制成顯示器件，將增強器件的韌度，制成可以折疊的薄膜顯示器。業(yè)內(nèi)也預(yù)計顯示技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用將是下一個能夠產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域。