5、新一代太陽(yáng)能電池
石墨烯被寄予厚望的應用實(shí)例之一是轉換效率非常高的新一代太陽(yáng)能電池。展望其今后的應用領(lǐng)域，首先是透明導電膜領(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電膜才能實(shí)現對于太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)非常重要的特性。這個(gè)特性就是對于包括中遠紅外線(xiàn)在內的所有紅外線(xiàn)的高透明性。盡管紅外線(xiàn)占據了相當一部分的太陽(yáng)輻射能量，但現有的大部分太陽(yáng)能電池都無(wú)法把紅外線(xiàn)作為能量源來(lái)有效利用。這是因為除了有效的光電轉換本身不易實(shí)現之外，迄今多用于透明電極的ITO和FTO對紅外線(xiàn)的透射率實(shí)際上也比較低。
如果只要對于紅外線(xiàn)確保透明性就足夠了的話(huà)，材料的開(kāi)發(fā)并不困難。不過(guò)，這種材料大多在原理上會(huì )面臨導電率大幅降低的問(wèn)題。石墨烯幾乎是唯一一種能夠避免這種問(wèn)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，也能確保一定的導電率。這種材料是非常罕見(jiàn)的。
最近有些研究機構正在積極進(jìn)行光電轉換層材料的開(kāi)發(fā)，一些紅外線(xiàn)高效轉換技術(shù)也相繼面世。這樣一來(lái)，如果可以利用對紅外線(xiàn)透明度也較高的透明導電膜，那么就可期待實(shí)現遠遠超過(guò)現有太陽(yáng)能電池的轉換效率。
目前，在這些開(kāi)發(fā)活動(dòng)中處于領(lǐng)先地位的廠(chǎng)商之一是富士電機控股株式會(huì )。該公司目前正在新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構(NEDO)的“革新性太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)研究開(kāi)發(fā)”項目中，積極開(kāi)發(fā)采用石墨烯的太陽(yáng)能電池用透明導電膜。
不過(guò)，富士電機事實(shí)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(shí)作為替代方法導入了三星公司等也采用的熱CVD法。[散戶(hù)之友、收集整理]通過(guò)一系列自主改進(jìn)得到的2層石墨烯片的“導電率將高達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(mǎn)足性能指標的水平”。
有待解決的課題是量產(chǎn)性問(wèn)題�！拔覀兿Ｍ倌芙档虲VD法的工藝度。同時(shí)需要確立該方法中所使用的銅的再利用工藝。另外，還需要確認與太陽(yáng)能電池半導體層的相容性等”�！ �
6、其它應用
石墨烯還可以應用于晶體管、觸摸屏、基因測序等領(lǐng)域，同時(shí)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)現細菌的細胞在石墨烯上無(wú)法生長(cháng)，而人類(lèi)細胞卻不會(huì )受損。利用這一點(diǎn)石墨烯可以用來(lái)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金屬石墨電極，使之更易于回收。這種物質(zhì)不僅可以用來(lái)開(kāi)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(mèng)寐以求的 2.3萬(wàn)英里長(cháng)太空電梯成為現實(shí)。
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(guò)多次的剝離，石墨烯的晶體結構依然相當完整，這就保證了電子能在石墨烯平面上暢通無(wú)阻的遷移，其遷移速率為傳統半導體硅材料的數十至上百倍。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材料而廣泛應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(lè )觀(guān)地預計不久就會(huì )出現全由石墨烯構成的全碳電路并廣泛應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用于新型高強度復合材料之中。[散戶(hù)之友.收集整理]石墨烯良好的導電性及其對光的高透過(guò)性又讓它在透明導電薄膜的應用中獨具優(yōu)勢，而這類(lèi)薄膜在液晶顯示以及太陽(yáng)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)展示出誘人的應用前景�？梢哉f(shuō)，石墨烯的出現不僅給科學(xué)家們提供了一個(gè)充滿(mǎn)魅力與無(wú)限可能的研究對象，更讓我們對其充滿(mǎn)了期待，也許在不久的將來(lái)，石墨烯就會(huì )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(wú)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，可望形成導體，用于輸送電子，同時(shí)具備更強的機械性能和耐熱性能。石墨烯與塑料復合，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，如電子行業(yè)，石墨烯適合制作透明觸摸屏、透光板和太陽(yáng)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，突破現有物理極限，使電腦運行速度更快、能耗降低。
●掘金萬(wàn)億石墨烯產(chǎn)業(yè)
石墨烯是一種由碳原子按照六邊形進(jìn)行排布并相互連接而成的碳分子，其結構非常穩定。石墨烯具有高導電性、高韌度、高強度等特點(diǎn)，在電子、航天軍工、新能源、新材料等領(lǐng)域有廣泛應用。
石墨烯在電子行業(yè)的應用中研發(fā)的方向主要有四個(gè)領(lǐng)域。
首先，石墨烯可替代晶硅應用在芯片領(lǐng)域，將芯片速度提高到THZ級別。全球每年半導體晶硅的需求量在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(chǎng)容量至少在5000億元以上。
其次，石墨烯制成的鋰離子電池負極材料能夠大幅提高電池性能。全球每年負極材料的需求量在2.5萬(wàn)噸以上，并保持20%以上增長(cháng)。石墨烯作為負極材料應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(shí)間只需1毫秒。2010年全球超級電容市場(chǎng)規模在50 億美元，并保持著(zhù)20%的增長(cháng)率，隨著(zhù)未來(lái)超級電容器的放量，石墨烯的應用空間巨大。
最后，石墨烯可以替代ITO作為導電材料制成顯示器件。預計2011年全球ITO導電玻璃的需求量在8500萬(wàn)-9500萬(wàn)片，石墨烯的替代空間巨大。
產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)間
盡管有著(zhù)巨大的市場(chǎng)空間，但石墨烯規�；⿷托枨缶鶝](méi)有形成，在8-10年內無(wú)法形成產(chǎn)業(yè)化。
從供應上看，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(cháng)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。
目前國內還沒(méi)有能夠實(shí)現石墨批量化生產(chǎn)的企業(yè)或研究機構，多數企業(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(wèn)題。
從需求上看，石墨烯沒(méi)有形成下游的應用和需求，目前最大的應用還是為各大科研院校的實(shí)驗使用，大規模產(chǎn)業(yè)應用尚需很長(cháng)的時(shí)間。
石墨烯的高強度、高導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)域有潛在應用，但由于其成本過(guò)高，一直都處于研究階段。從目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，最有可能實(shí)現工業(yè)化使用石墨烯的下游行業(yè)是復合材料領(lǐng)域和顯示技術(shù)領(lǐng)域。