物理定律將矽太陽能電池的最高效率限制在32%，面對太陽能轉換效率的困境，科學家們已耗費數十年的時間試圖找到其他替代品，如鈣鈦礦。然而，後者的製造存在幾個挑戰，其中擴大太陽能電池板的生產是邁向成功的關鍵一步。
同時，科學家試圖將兩種或兩種以上的太陽能光伏技術結合起來，使得不同材料在性能和光吸收範圍上實現互補，以提高光伏轉換的效率。如鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池，將矽和鈣鈦礦的優勢結合起來，然而穩定性、效率和大規模生產似乎仍然是一個遙不可及的夢。隨後石墨烯的出現，被認為對太陽能電池性能的提升有很大幫助，甚至將帶來革命性的突破。
近日，羅馬託爾維加塔大學、義大利理工學院的研究人員及其附屬機構石墨烯旗艦成員BeDimensional與西班牙清潔技術公司ENEA合作，成功地將石墨烯與串聯的鈣鈦礦-矽太陽能電池相結合，其轉換效率高達26.3%，相關研究成果已發表於《焦耳》（Joule）雜誌。
基於石墨烯多功能特性，石墨烯的串聯太陽能電池效率幾乎是純矽的2倍，該研究團隊設想了一種新的製造方法，用於生產大面積的太陽能電池板，並降低生產成本。結果表明石墨烯和相關的層狀材料將使更高效、更經濟的大面積太陽能電池板實現商業化。這項新技術可以應用於現有的鈣鈦礦太陽能電池，使用的是基於標準解決方案的製造方法。
該研究團隊表示，製造石墨烯太陽能電池的新方法有著雙重優勢。首先，它可以用於增強現所有不同類型的鈣鈦礦太陽能電池，包括那些在高溫下加工的電池；但更重要的是，可以利用廣泛使用的「溶液製造方法」來整合石墨烯，這是進一步工業化應用該技術並生產石墨烯太陽能電池板的關鍵。
事實上，他們已經致力於兩個面向工業的「先鋒項目」，以挖掘石墨烯太陽能電池的應用潛力。研究人員指出，這種創新方法是朝著開發串聯太陽能電池邁出的第一步，這種電池的效率超出了單節矽器件的極限，分層的材料將是實現這一目標的關鍵。
這種新型太陽能電池將成為石墨烯旗艦項目GRAPES的基礎，該項目將進行石墨烯基鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池的試生產，目標是超過30%的太陽能轉換指標，同時降低生產成本。另一個關鍵目標是保持高太陽能轉換效率，同時增加太陽能模塊的大小。
據了解，作為一個由歐盟委員會資助的項目，GRAPES項目的任務是提高這項技術的穩定性和效率，提升歐洲對太陽能項目的接受程度。而自石墨烯旗艦項目GRAPES啟動以來，石墨烯及相關材料在太陽能發電方面的應用被視為一項戰略重點。