انرژی ای که از طریق خورشید به زمین می¬رسد 10000 بار بیشتر از انرژی مورد نیاز انسان است. اگر فقط 1/0 درصد از سطح زمین با مبدل های انرژی خورشیدی پوشیده شوند وتنها 10 درصد بازده داشته باشند برای تامین انرژی مورد نیاز بشر کافی است، پس اهمیت سلول خورشیدی کاملاً بارز است. یکی از راهکارهای تامین انرژی که ما در این پژوهش بدان پرداخته ایم، تکنولوژی سلول خورشیدی است. این تکنولوژی که بر پایه تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی بنا نهاده شده است دارای شاخه های گوناگون و دسته بندی های مختلف است که ما به نسل سوم از این سلول ها یعنی سلول خورشیدی رنگینه بر پایه نانو ذرات دی اکسید تیتانیم(TiO2) با پل گرافنی که جایگزینی کم هزینه و خوش آتیه برای دستگاه های فتوولتائیک بر پایه سیلیکون می باشد خواهیم پرداخت.
با¬وجود بازده تبدیل نسبتاً بالای انرژی خورشید، سلول¬های خورشیدی رنگینۀ معمولی از مشکل حاصل از استفادۀ آن ها از الکترولیت مایع حاوی یدید/تری یدید اکساینده-کاهنده که مشکلات جدی از قبیل خوردگی و نشت را دارا می باشد رنج می برند. برای پیدا کردن جایگزینی برای الکترولیت مایع مبتنی بر ید، به صورت گسترده مطالعاتی انجام گرفته است. در این پژوهش نشان می دهیم که نیمه هادی با شکاف انرژی مستقیم نوع p که تری یدید قلع سزیم (CsSnI3) نام دارد می تواند به عنوان رسانای حفره به جای الکترولیت مایع استفاده شود. از طرفی به عنوان یک نوآوری مواد دوبعدی، گرافن خواص خوبی در علوم برق و مواد نشان داده است که در این پژوهش گرافن را به عنوان یک پل دوبعدی برای الکترودهای نانوکریستالی سلول خورشیدی رنگینه معرفی کرده ایم که انتقال سریعتر الکترون و بازترکیب کمتر با پراکندگی بالای نور از نتایج آن می باشد.
از نرم افزار شبیه سازی به نام wxAmps که نسخه ی جدیدی از نرم افزار معروف سلول خورشـــیدی به نام AMPS-1D است برای شبیه-سازی رفتار و به دست آوردن نتایج خروجی سلول خورشیدی رنگینه بهره جسته ایم. این نرم افزار که نرم افزاری یک بعدی است، اثرات تونل زنی و تونل زنی چند پیوندی را نیز در شبیه‌سازی لحاظ می کند.