Khi một dòng điện hay một điện thế được áp vào giữa điện cực làm việc và
điện cực đối, một điện trường được thành lập qua chất điện phân. Trong quá trình nhuộm màu, dưới ảnh hưởng của điện trường, các ion linh động trong dung dịch
điện phân sẽ di chuyển về phía điện cực làm việc và các điện tử từ lớp tiếp xúc TCO sẽ di chuyển về phía điện cực đối. Các ion trong dung dịch bị mất đi các lớp vỏ bọc solvat và kết hợp với một điện tửở vị trí W trên bề mặt màng. Khi ion H+ chèn vào bên trong vị trí khe rỗng giữa các nút mạng, mạng WO3 được mở rộng nhưng ở một mức độ không đáng kể. Điện tử được định xứ trên một vị trí Wvà khi đó dịch chuyển quang xảy ra theo phương trình:
xH+ + xe- + WO3 HxWO3
Khi sự nhuộm màu được tiến hành, nồng độ của các ion H+ ngay sát bề mặt của điện cực WO3 sẽ tăng và đến một lúc nào đó thì sẽ đạt đến trạng thái bão hòa (tức là lúc đó, các ion H+ không chèn thêm vào vị trí bề mặt màng nữa). Nếu càng nhiều ion được chèn vào trong màng thì các cặp ion/điện tử sẽ càng di chuyển sâu
hơn vào bên trong màng. Độ dẫn của màng WO3 là khá cao và thông thường giả sử
rằng không có sự sụt thế bên trong điện cực (tức là không có điện trở nội trong màng). Điều này có nghĩa là không có điện trường xuất hiện để hướng các ion di
chuyển sâu hơn vào trong màng và vì thế các ion khuếch tán vào trong màng chỉ
dưới ảnh hưởng của građien nồng độ.
Khi tẩy màng, các ion H+ phải di chuyển từ bên trong màng đến mặt phân
giới giữa điện cực và dung dịch điện phân trước khi nó thoát ra ngoài [25].