石墨烯钙钛矿太阳能电池(PSCs)
钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其有趣的带隙和吸收特性，在过去的几年里已经取得了很大的进步。钙钛矿太阳能电池有一个标准的结构，包括所使用的材料类型，所以用一种材料替代另一种材料是一个相对简单的过程，可以得到高度可调的太阳能电池设备。
由阿纳托酶- tio2和石墨烯纳米薄片组成的纳米复合材料的PCE有望达到15.6%。当纳米复合材料被用作n型电子收集层时，这些太阳能电池可以获得最好的结果。石墨烯以单层形式存在，仅占整个细胞的0.6 wt%。高于此值的任何量都会降低效率并依赖于薄的收集层。
这些钙钛矿太阳能电池也可以通过低温烧结方法生产。这些电池还分别具有12-21.9 mAcm-2和1.05 V的短路和开路值。
当与高效的光吸收剂搭配使用时，氧化石墨烯可以用作倒置太阳能电池的空穴导体。这种类型的PSC的制造在合成上更加复杂，但是提供了9.26%到11%的PCE，比没有氧化石墨烯层的类似太阳能电池高7%。较薄的氧化石墨烯层(2nm)可以产生更高的效率。这些太阳能电池的平均短路和开路值在15.58 mAcm-2和0.99 V左右。
与之前的例子类似的太阳能电池已经被制造出来，但使用还原氧化石墨烯作为空穴传输层，并使用光吸收材料。这些太阳能电池最高只能达到9.14%的PCE，但更稳定，在持续暴露在阳光下140小时后，可以保持62%的初始PCE。
因此性能优于许多其他太阳能电池，这些电池在使用120小时后会严重退化。与其他石墨烯衍生物相比，氧化石墨烯的稳定性更高，这是由于氧化石墨烯的抗氧性和抗湿性增加。
氧化石墨烯的一个应用是利用两亲性基团使其功能化，以提高钙钛矿太阳能电池表面的界面润湿性。氧化石墨烯的改性可将空穴输运层溶液的接触角降低至0°。石墨烯片中的碳碳键通过p-p相互作用吸收空穴运输层分子，改善太阳能电池内部的界面相互作用，从而提高性能。功能化的氧化石墨烯可作为PSCs中的缓冲层，而两用石墨烯片不仅能增加短路和开路电位，还能使PSC器件的PCE提高45%。
石墨烯涂层石墨烯可用于PSCs以获得高结果。石墨烯是一种类似于石墨烯的二维材料，但与石墨烯的正六边形sp2阵列结构不同，石墨烯含有sp和sp2混合碳，可以被认为是由乙炔键连接的苯环晶格，这些苯环以不规则六边形排列。
在倒置的太阳能电池中，将石墨烯掺入混合电极，可获得高达14.8%的pce，远远高于相同成分的非石墨烯太阳能电池。
Graphene-Organic太阳能电池
虽然太阳能电池的主要关注点通常倾向于涉及不同的无机成分，但太阳能电池的有机成分也起着重要的作用。太阳能电池中的有机和无机成分各有利弊，但有机成分的优化可以生产出更高效的太阳能电池。
传统上可能是无机的成分现在正被无机-有机混合材料所取代，这种材料具有更好的物理性能、可溶解性、高性价比、更大的表面积和更轻的重量。许多太阳能电池的一个问题是环境稳定性，但有机分子可以提供稳定的温度，水分和化学降解太阳能电池，即使作为一种混合材料。有机和无机组分的结合通常比它们的纯前身产生更高的稳定性和效率。
除了这两个电极，传统的有机太阳能电池还含有一个活性的PEDOT:PSS层和一个施主-受主共混层——通常由P3HT或富勒烯(或两者都有)组成。
近年来，活性的PEDOT:PSS层已被石墨烯衍生物取代，通常用作有机太阳能电池的空穴传输层。这些组件，虽然不是专门的一类，涵盖了广泛的太阳能电池应用，包括在许多异质结太阳能电池。
石墨烯块状异质结太阳能电池
石墨烯的高导电性、透明性和灵活性使其在异质结太阳能电池中非常有用，在异质结太阳能电池中，石墨烯可以以多种不同的方式使用，包括电极(阳极和阴极)、受体层、供体层、缓冲层和活性层。太阳能电池内部的多结严重依赖于石墨烯的特定可调参数，包括厚度、热退火温度、片上掺杂浓度及其光伏性能。
石墨烯-异质结太阳能电池是目前研究和应用最广泛的石墨烯太阳能电池。异质结太阳能电池有很多变体，石墨烯衍生物如何被纳入其中，包括作为透明电极、光敏层和砷化镓(GaAs)太阳能电池。因此，石墨烯异质结太阳能电池不能被概括为单一类别的太阳能电池。
石墨烯透明电极
石墨烯可以很容易地整合到某些层中。加上石墨烯优异的电学、光学、机械和热学性能，使得它可以作为太阳能电池中的透明电极进行研究。我们已经研究了复合石墨烯透明电极中使用的几种不同分子，但目前还有许多其他分子正在研究中。
在石墨烯被用作透明电极之前，ITO是最常用的材料，因为它具有很高的光学透明度。但是，ITO没有成本效益，易碎，缺乏机械灵活性。
石墨烯具有90-100%的高光学透明度和低的片层电阻，即使在多层石墨烯堆中也是如此，这两者都是透明电极应用的优良特性。
在异质结太阳能电池中，石墨烯衍生物同时用作正极和负极的例子很多。这些石墨烯衍生物中使用的一些常见分子包括聚萘酸乙二醇酯(PEN)、PEDOT、PSS、MoO3和ZnO等。PEDOT:PSS层是石墨烯透明电子中最常见的，其他材料也被加入以改善和/或调整其性能。
利用石墨烯基双电极系统，柔性太阳能电池使用不同的石墨烯衍生物制成。含有不同组合石墨烯、PEDOT:PSS、PTB和无机氧化物的PEN衬底，阳极的PCE一般为6.1-6.9%，阴极为6.7- 7.1%。
这些太阳能电池也被发现表现出短路光电流密度高达14.8 mAcm-2，开路电压高达0.71 V，在100次拉伸弯曲周期(或20次弯曲周期)后，有可能获得高达57.6%的形状因子。这些复合双石墨烯电极制成的太阳能电池在机械拉伸结合试验中没有活性损失，效率高，机械强度好。
另一种石墨烯双电极太阳能电池采用了PEDOT:PSS、铜和巴克敏斯特富勒烯(C60)，其中一个电极掺杂了金粒子(以金(III)氯化物的形式)。石墨烯电极的掺杂改变了石墨烯片表面PEDOT:PSS层的润湿性。属性的变化导致整个单元的PCE性能增强。这种太阳能电池是用1-3层石墨烯制成的。这种太阳能电池的PCE约为1.63%。PSS可以被聚乙二醇(PEG)代替，以生产腐蚀性更低的太阳能电池(PSS是一种强酸)。然而，与其他电池相比，PCE要低得多，所以它通常不被使用。可以替代PEDOT:PSS的是MoO3。
这已被一些研究人员用来产生一种不同类型的空穴传输层。在这些电池中，低压石墨烯用于石墨烯源。这些电池由阳极组成，阳极由石墨烯、MoO3、C60和铜酞菁(CuPc)组成。
这是一种类似于许多PEDOT的成分:PSS电极，并允许在性能上进行直接比较——这是选择该成分的众多原因之一。
根据空穴传输层的厚度，这些太阳能电池的PCE范围在0.71-0.31%之间。而PEDOT:PSS参考电池的PCE为0.85%，这类电池的PCE远远高于过渡金属电极，其中Mg/Al电极的PCE最高，为0.56%。
石墨烯透明电极的另一个研究领域是锌-石墨烯阳极。
一些研究人员已经开发了一种基于P3HT、ZnO和ZnS核壳纳米棒阵列的混合光阳极，悬浮在ITO修饰的还原氧化石墨烯薄膜上。各组分在电极内具有特定的功能，P3HT为空穴受体，ZnS为中介物，ZnO为转运体和导电集电极。
在这些阳极中，PCE因还原氧化石墨烯薄膜和ZnS/ZnO纳米棒的存在而增强，显示PCE大于1.01%。这是不含石墨烯的电极PCE的2.5倍，尽管仍然没有其他太阳能电池高。
也有许多其他的尝试来改善透明电极和整个太阳能电池的光电性能。在石墨烯、金、P3HT、PCBM、PEDOT:PSS、铜和PMMA等不同成分的基础上，使用了不同的多层电极，得到了显著不同的结果。
这些电极的透明度变化从82.3%降至90%,单抗性不同的大规模92Ωm-2和374Ωm-2之间。
这种电极的PCE在1.17%到13.3%之间变化。