Células fotovoltaicas são dispositivos de estado sólido capazes de converter luz em energia elétrica. Os dispositivos mais avançados de silício são altamente eficientes (são capazes de converter cerca de 25% da energia luminosa incidente em energia elétrica) e duráveis (tempo de vida pode ser superior a 20 anos). Contudo, esse tipo de dispositivos são construidos com monocristais de silício dopados de modo a gerar uma junção p-n. A tecnologia utilizada é semelhante àquela empregada nos dispositivos semicondutores de estado sólido. A tecnologia para produção de monocristais de silício ultrapuros é adequada para a produção de microprocessadores, pois a quantidade de material utilizada por unidade construida é relativamente pequena. Entretanto, quando se trata de dispositivos para a conversão de energia solar, vastas áreas devem ser recobertas para viabilizar a obtenção de uma quantidade razoável de energia elétrica. Isso implica que apesar da eficiência e durabilidade desse tipo de dispositivo, o custo da energia elétrica gerada ainda é muito maior que a obtida em usinas hidrelétricas e termelétricas. Sendo assim, essa tecnologia está sendo utilizada como uma fonte de energia alternativa no caso de comunidades em locais muito isolados ou, por exemplo, no caso da geração de energia em satélites.

Células fotoeletroquímicas são um dos dispositivos mais eficientes para realizar a conversão de energia luminosa em energia elétrica e/ou química. Sua construção é simples, geralmente envolvendo apenas dois eletrodos, um condutor e outro semicondutor, em contato com uma solução adequada para fechar o circuito. Esse tipo de dispositivo é uma alternativa para os dispositivos fotovoltaicos de estado sólidos, pois em geral são mais fáceis de serem construídos e mais baratos. Porém, apresentam tempo de vida relativamente curtos e a eficiência dos dispositivos fotovoltaicos mais avançados continuam sendo bem maiores que o dos dispositivos fotoeletroquímicos.

A descoberta de que filmes nanoparticulados de TiO₂ recobertos com um fotosensibilizador adequado apresentam boa eficiência de conversão de energia solar (células de Grätzel ) levou a revitalização dessa área. Este sistema vem sendo estudado extensivamente, mas mesmo assim ainda pode se dizer que as condições ótimas de funcionamento ainda não foram determinados. Assim, vários estudos vem sendo realizados no sentido de se optimizar o par redox (supersensibilizador, I₃^- /I^-), o tipo e tratamento superficial do contra-eletrodo, o eletrólito e o fotosensibilizador em si, etc,  ainda são objetos de pesquisa. Assim, estão sendo testados no laboratório materiais como azuis da Prússia , porfirinas e porfirazinas como fotosensibilizadores que eventualmente possam ser utilizados em células de Grätzel.