人工光合作用（artificial photoynthesis），從字面上講，光合作用是人工技術實現。從廣義上講，光合作用的太陽能電池可以包括自然界中的光合作用、水、?二氧化碳和太陽光等光能，這些光能來自作為碳水化合物的化學能，但要進行合成等。盡管不可能完全模仿自然界中的光合作用，但已經部分建立了技術。

通過替代能源與化石燃料和固定二氧化碳，它預計將減少二氧化碳排放量，這被認為是事業的全球變暖。常規的太陽能電池存在電力存儲的問題，但是人工光合作用通過產生化學能來促進能量存儲。在天然植物中，多少太陽能可以轉化為氫能的“能量轉化效率”為0.3％，但是由于成本問題，至少要進行10％的能量轉化才能商業化。

光合作用大致可分為將光能轉換成化學能的光化學反應（光反應）和從化學能合成糖的卡爾文循環（暗反應）。在收集太陽光的“光收集系統”中已經研究了人工利用氯脂質體（Clorosome）。在“反應中心”，正在進行使用摻有氧化還原因子的合成肽的研究，以及使用二氫鋅鋅或游離堿卟啉代替細菌葉綠素的研究。發現通過使用Acr?⁺?-Mes作為光催化劑并使用鉑簇，NADH可以用作電子源以有效地產生氫。認為氫以甲酸的形式儲存在?CO?₂固定催化劑上。如有必要，可以用甲酸分解催化劑除去氫。為了固定二氧化碳，可以考慮使用合理的基因工程固定CO?₂固定酶RuBisCO。

當鑭以約1％摻雜并且表面上涂覆有氧化鎳的鉭酸鈉暴露于波長為300nm或更小的紫外光時，水分解以產生氧氣和氫氣。該反應超過了50％的量子產率，并在2005年日本國際博覽會上展出，但由于只能使用紫外線，因此尚未投入實際使用。

摻銠鈦酸鍶是可見光，它是一種光催化劑，通過照射類似可見光可產生還原的氫水，氧氣與水結合可生成釩酸鉍。已成功分解。由于電子的流動，該反應稱為“ Z方案”，但量子產率約為3％，太陽能的轉化效率約為0.1％。

盡管它不是純水的分解，已發現的是，當產生氫含水溶液一個硫基于還原劑與使用可見光照射的金屬硫化物作為催化劑。

太陽能電池的研究始于19世紀，法國物理學家1839年的亞歷山大·埃德蒙·貝克勒爾是光伏效應的發現者。1884年，美國科學家查爾斯·弗里茨（Charles Fritts）生產了世界上xxx個太陽能電池。在另一方面，對光合作用的研究始于1910年左右，與理論的電子轉移反應被宣布魯道夫·馬庫斯在?1956年。在1972年大學的健一本田和藤島昭，所述鈦氧化物通過使用電極，紫外線照射的水氫氣和氧氣，以分解本田-藤島效應宣布。從1974年到2000年，日本的新能源研究項目“?陽光項目”和“新陽光項目”得以實施。2011年，根岸榮一（Eiichi Negishi）與教育、文化、體育、科學和技術部并同意推進人工光合作用等技術創新的實施。

通過人工光合作用生產太陽能的好處包括：

• 太陽能被直接轉換和存儲。在光伏電池中，陽光被轉化為電能，然后又轉化為科學能量進行存儲，其中一些必要的能量損失與二次轉化有關。
• 這些反應的副產物對環境無害。人工合成的燃料將成為運輸和家庭使用的碳中和能源。

缺點包括：

• 用于人工光合作用的材料通常會在水中腐蝕，因此隨著時間的推移，它們的穩定性可能會低于光伏。許多在其存在下呈惰性或貧化的氫催化劑對氧氣非常敏感；隨著時間的流逝，光損傷也會發生。
• 成本尚不足以與化石燃料競爭以商業化生產能源。

催化劑方案中要解決的重要一件事是效率，特別是系統中實際上可以利用多少光照射。這是因為可以測量將光轉換為化學能，因此可以比較光合作用效率（Photosynthetic Efficiency）。光合組織可以收集大約50％的太陽輻射投射，但是，C?₃和C?₄植物的轉化能力的理論極限分別為4.6％和6.0％。在實踐中，光合作用的效率非常低，通常低于1％，除非在某些情況下，例如熱帶氣候中的甘蔗。相比之下，人工光合作用實驗室原型報告的xxx效率為22.4％。然而，在人造催化劑尚不可行的某些方式下，植物可以有效利用大氣中的CO?₂。