近幾年，研究人員一直在研發各種透明的有機太陽能電池，並取得重大進展。這些電池與硅基太陽能電池相比，具有多項優勢：製造工藝簡單，成本便宜，輕便易彎曲，容易運送到沒有電網的偏遠地區。但這些研究面臨著一個長期難以解決的難題：找不到集導電性和光學透明性於一身的合適電極材料。
目前，最廣泛使用的材料是銦錫氧化物（ITO），這種材料導電性和透明性都符合要求，但太硬，彎曲時容易折斷碎裂，而且，銦是一種稀有金屬，用來生產太陽能電池成本過高。
石墨烯層成為替代ITO的最佳選擇。這種用隨處可見的碳製成的材料，不僅導電性高、可彎曲和透明，而且做成的電極只有1個納米厚，更符合超薄有機太陽能電池的需求。
高的電子遷移率使石墨烯具有理想的條件，電子穿過石墨烯時，大約有100倍的遷移率，這是對比硅而言，石墨烯還具有卓越的強度，而且事實上，它幾乎是透明的（2.3％的光可被吸收；97.7％的光可被傳輸），這些都使它成為理想的候選材料，可用於光伏領域，超薄透明石墨烯膜就可替代金屬氧化物電極。因此，它可能是一種很前途的替代材料，可替代銦錫氧化物（ITO），銦錫氧化物是目前標準的透明電極材料，石墨烯用作電極，可用於液晶顯示器，太陽能電池，iPad和智能手機使用的觸摸屏，以及有機發光二極管（ OLED）顯示器，這種顯示器用於電視和計算機。
石墨烯被寄予厚望的應用實例之一是轉換效率非常高的新一代太陽能電池。展望其今後的應用領域，首先是透明導電膜領域，其次是中間電極等領域。
對於石墨烯制透明導電膜，觸摸面板陣營的期待比較高，不過太陽能電池廠商的期待可能更高。這是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現對於太陽能電池來說非常重要的特性。
這個特性就是對於包括中遠紅外線在內的所有紅外線的高透明性。儘管紅外線佔據了相當一部分的太陽輻射能量，但現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換本身不易實現之外，迄今多用於透明電極的ITO和FTO對紅外線的透射率實際上也比較低。
如果只要對於紅外線確保透明性就足夠了的話，材料的開發並不困難。不過，這種材料大多在原理上會面臨導電率大幅降低的問題。
在一般情況下要確保大範圍波長領域的透明性，載流子的密度越低越好。不過，由於導電率與載流子遷移率和載流子密度的乘積成比例，因此如果載流子遷移率不是很高，那麼較小的載流子密度也就意味著導電率較小。其典型示例就是玻璃這種絕緣體。無論多透明，只要電流不能通過，就沒有任何意義。
石墨烯幾乎是唯一一種能夠避免這種問題的材料。其原因在於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的。
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