Gratzel e colaboradores vem estudando dispositivos de conversão de energia solar baseados em semicondutores desde a década de 60. Na década de 80 desenvolveram um dispositivo fotoeletroquímico com alto rendimento quântico de conversão, baseado em TiO₂ nanocristalino. O grande avanço introduzido foi decorrente da constatação de que a utilização de filmes de TiO₂ nanocristalino sinterizado não diminui a resposta fotoeletroquímica do material. Além disso, os filmes eram capazes de adsorver uma grande quantidade de materiais moleculares denominados sensibilizadores devido a sua elevada área superficial. Dessa forma pode-se aumentar em algumas ordens de grandeza o coeficiente de absorção de luz solar do material e assim aumentar a eficiência de conversão de luz.

 O filme pode ser obtido por meio da dispersão dos nanocristais de TiO₂ (~20 Å) sobre a superfície de um vidro condutor transparente como o ITO ou SnO₂ dopado com fluoreto e sinterização a cerca de 400 ºC. O material nanocristalino pode ser obtido pela hidrólise de propóxido de titânio ou comercialmente (Degussa P5). O procedimento para a manufatura dos dispositivos é relativamente simples e levam a resultados bastante reprodutíveis. Células fotoeletroquímicas baseadas em filmes de TiO₂ nanocristalino sensibilizadas com complexos de rutênio ("Células de Gratzel") deram um novo impulso à fotoeletroquímica tendo em vista as elevadas eficiências de conversão de energia solar aliado a um baixo custo de produção. Contudo, muitos poucos sensibilizadores foram efetivamente testados e estudados até o momento, principalmente aqueles baseados em supermoléculas ou nanomateriais moleculares. Dentre os problemas encontrados nesse tipo de dispositivo, a estabilidade e a eficiência de transferência de elétrons a partir dos materiais moleculares responsáveis pela absorção de luz solar e sua subsequente conversão em energia elétrica constitui-se num dos aspectos fundamentais para torná-lo comercialmente competitivo. Nosso grupo visa o desenvolvimento e a aplicação de supermoléculas, obtidas pela coordenação de grupos [Ru(bipy)₂Cl]⁺, [Ru(bipy)₂]²⁺ , [Ru(phen)₂Cl]⁺, [Ru(phen)₂]²⁺ , [Ru(dcbipy)₂Cl]⁺ ou [Ru(dcbipy)₂] ²⁺ a unidades multipontes, principalmente porfirinas e complexos polipiridínicos, como sensibilizadores supramoleculares. Para se tentar melhorar a eficiência de sensibilização, as supermoléculas estão sendo projetadas de modo a haver transferência de energia vetorial no sentido do grupo responsável pela injeção de elétrons na banda de condução do TiO₂ e efeito antena e potenciais redox adequados para aumentar a eficiência de conversão. As propriedades espectroscópicas, fotofísicas, fotoquímicas e eletroquímicas dos sensibilizadores supramoleculares estão sendo estudadas, correlacionando a eficiência de sensibilização com os fatores termodinâmicos e cinéticos. Além disso, estão sendo estudados novos materiais como eletrólitos sólidos, principalmente com propriedades transportadoras de buracos, e métodos para obtenção de filmes nanoparticulados de TiO₂ mais transparentes e ativos.