石墨烯已被吹捧用于多種高科技應用，但迄今為止僅在幾個不同領域取得了商業(yè)進展。這些領域之一是太陽能電池。

石墨烯在太陽能電池中有很大的潛力，它是一個可以利用其許多特性來產生良好效果的領域。在過去的幾年里，有幾種商業(yè)產品進入市場，今年最新的一個針對海洋領域。

石墨烯太陽能電池的商業(yè)吸引力

石墨烯具有一系列有益的特性，包括高度的柔韌性和拉伸強度、高導電性和電荷載流子遷移率、高熱穩(wěn)定性、幾乎 100% 的光學透明度和摻雜能力。

盡管石墨烯通常是零帶隙材料（即完全導電），但仍有一些衍生物在本質上是半導體的 純石墨烯片也可以摻雜一系列原子以使其成為半導體材料——這使得它們成為半導體材料適用于光伏結。

然而，石墨烯的使用不僅僅集中在結上。石墨烯最廣泛使用的領域之一，也是最具商業(yè)潛力的領域之一，是利用其導電特性替代太陽能電池中使用的透明電極中的氧化銦錫。除此之外，石墨烯還有可能用作非反射涂層，以改善其他類型太陽能電池的光吸收。

除了石墨烯表現出的電學特性外，從商業(yè)角度來看，結構特性也同樣有趣，因此有太陽能電池進入市場。包含石墨烯的太陽能電池在生產過程中往往會承受較小的熱應力，與正常情況相比，電池中形成的微裂紋更少。

一旦投入使用，與更傳統的材料相比，石墨烯的機械性能和穩(wěn)定性意味著太陽能電池的降解可能更少，使用壽命更長，從長遠來看具有更好的成本效益。

石墨烯的調整和定制能力，連同它的各種其他特性，使一系列太陽能電池能夠在學術和工業(yè)層面上被創(chuàng)造出來，以適應許多應用。石墨烯固有的薄度和柔韌性也為更柔韌、可印刷和透明的太陽能電池打開了大門。

雖然這些更具“異國情調”的太陽能電池在學術層面上仍然更多見，但還有其他石墨烯增強型太陽能電池已經上市，其他一些目前正在進行廣泛的試驗。

石墨烯太陽能電池的商業(yè)應用

盡管有很多希望，但石墨烯太陽能電池的商業(yè)開發(fā)仍僅限于學術實驗室或尚未完全準備好進行試驗。然而，在過去幾年中出現了一些顯著的商業(yè)發(fā)展，這導致石墨烯太陽能電池被用于實際應用。

第一個顯著的商業(yè)發(fā)展來自于 2018 年歷史悠久的中國公司 ZNShine，當時他們直接與印度最大的發(fā)電設備制造商 Bharat Heavy Electricals Limited 合作，解決印度太陽能電池農場積塵的問題。

就 ZNShine 的太陽能電池而言，石墨烯被用于太陽面板頂部的涂層中，以提供更好的光性能，并使表面自清潔，因此在多塵的環(huán)境中不需要定期和廣泛的維護。ZNShine 此后繼續(xù)向市場提供許多不同的太陽能電池設備，所有這些設備都使用石墨烯涂層來提高其太陽能電池技術的功率轉換效率。

過去幾年的第二大發(fā)展是 Freevolt 將石墨烯太陽能電池推向住宅市場。太陽能電池技術權利也被 S2A Modular 買斷，用于自給自足的家庭。

這些太陽能電池利用石墨烯作為電池頂部的透明電極，從而使電池不僅可以利用石墨烯所具有的優(yōu)異導電性能（提高效率），還可以利用其結構性能。由于它是在表面附近集成的，它最大限度地減少了太陽能電池的表面退化，減少了熱和其他外部環(huán)境因素對電池的影響，提高了電池的使用壽命。

海洋應用的新方法

展望最近的商業(yè)化努力，得益于總部位于英國的 Grafmarine 公司，石墨烯太陽能電池在 2022 年一直瞄準海洋領域。這些被稱為“NanoDeck”的新型石墨烯太陽能電池板將用于為船舶提供動力，并被設計為適用于海洋環(huán)境，那里的條件通常與住宅環(huán)境不同（而且通常更惡劣）。

太陽能電池旨在解決全球航運業(yè)產生的高碳排放問題。Grafmarine 開發(fā)的 NanoDeck 是模塊化的，因此它們可以安裝在任何船舶的表面。NanoDeck 使用復合材料形式的石墨烯以及結構和導電能力，因為石墨烯復合材料不僅構成光伏技術的一部分，而且結構特性有助于太陽能電池承受海上惡劣環(huán)境。

在這個階段，目前只有原型可用，但最近宣布下一階段的試驗將在威爾士海岸開始，以測試石墨烯增強型 NanoDeck 的真正商業(yè)潛力和效率，以及模塊化系統如何相互配合。這些試驗目前正在與海洋能源工程卓越中心聯合進行，以提高太陽能電池板的技術準備水平。

盡管 Grafmarine 的解決方案仍處于原型階段，但在幫助減少長途船舶排放的排放方面仍有很大潛力。如果測試成功，還有人說這些模塊化系統適用于風力渦輪機、船塢和為酒店供電。

與之前出現的其他石墨烯太陽能電池技術（例如專注于太陽能農場或住宅市場的技術）相比，這些商業(yè)市場非常多樣化，顯示出對石墨烯在不同高科技市場的興趣正在增長。

我們已經在相對較短的時間內看到了石墨烯太陽能電池商業(yè)化的合理改進。隨著對石墨烯產品和合作項目的更多投資和合作，這些產品可能不會在幾年內成為市場上唯一的商業(yè)產品，我們甚至可能會看到更多市場開放。