存在燃料化学键的任何技术框架。将水转化为氢气和氧气的光催化水分解技术是人工光合作用的主要研究方向。另一研究领域为光驱动二氧化碳减排，这复制并延续了碳固定的研究。此一研究领域包括太阳能燃料直接生产装置的设计与组装、光化学及其燃料电池之应用、以及由酵素与光养微生物应用于生质燃料与生质氢气之产制工程等。
总论.光合作用反应能分成两个氧化还原之半反应，对于产生燃料是缺一不可的。在植物体的光合作用中，水分子借由光致氧化（即光反应）释放出氧气和质子。接着再借由与光无关的反应（即卡尔文循环）