随着矿物能源的逐渐耗尽，人类正面临一场前所未有的甚至关系到人类生存的能源危机。能源的争夺甚至可以引发战争，决定一个国家和民族的命运。开发新的替代能源是摆在各国科学家面前的极为艰巨和重要的任务之一。
作为矿物能源的替代能源，太阳能最具有开发和利用前景。太阳每年通过大气向地球输送的能量高达3×1024焦耳，而地球上人类一年的能源总需求达到约4.363×1020焦耳，也就是说，如果我们可以收集其中的万分之一到万分之二就足够我们的需求。
太阳能是最为清洁的能源，并且不受任何地域限制，随处可取。此外，将太阳能转换为电能后，电能又是应用范围最广，输送最方便的一种能源。

按其使用的主要材料体系，可以将太阳能电池分为无机、有机、有机/无机复合体系，如下图所示

TiO2只对紫外光敏感，而染料吸附后可以吸收可见光区的能量，从而极大提高了太阳光的利用效率。吸光后激发态的染料产生电子和空穴的分离，电子通过回路中时可以对外接负载供电。这就是“染料敏化太阳能电池”名称的由来。

（1）染料吸光激发 DYE + hλ→ DYE*
（2）激发态的染料分子将电子注入二氧化钛的导带 DYE* - e → DYE+
（3）电子穿过二氧化钛进入外电路
（4）染料和电解液间发生下面反应，从而染料还原DYE+ + I- → DYE + I3-
（5）从外电路流回的电子将还原e + I3- → I-
（6）e（导带中）＋ DYE+ → DYE
（7）e（导带中）+ I3- → 3I-
 

此外，太阳能电池的内阻（主要是指来自透明电极的部分）与单元电池的面积密切相关，内阻随面积的增大而增大，同时降低单元电池的能量转换效率。所以，一般来讲，小面积时效率较高，大面积时效率会有所降低。