人工光合作用是一種模仿自然界光合作用的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)。人工光合作用與植物光合作用有相似之處，如兩者均是將太陽能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)能，反應(yīng)原料都是水和二氧化碳，產(chǎn)物是氧氣和含碳化合物。
　　人工光合作用是通過人工手段實現(xiàn)可再生能源的儲存與利用。隨著科技進步、經(jīng)濟發(fā)展，全球能源需求不斷增長，而長期以來，化石燃料是主要能源來源，隨著化石燃料的消耗，能源短缺問題逐漸顯現(xiàn)。人工光合作用作為可定制能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，為能源危機、溫室氣體減排提供了新途徑，應(yīng)用前景十分廣闊。
　　除解決能源危機外，人工光合作用在農(nóng)業(yè)、汽車、電子、催化、國防軍事、太空探索等領(lǐng)域也具有廣闊應(yīng)用空間。
　　在太空探索領(lǐng)域，地外人工光合作用是未來地外原位資源利用的重要技術(shù)之一，其能夠在地外通過物理化學(xué)方法，利用太陽能將二氧化碳和水原位轉(zhuǎn)化成氧氣和含碳化合物，實現(xiàn)低成本、可持續(xù)的能源供給。
　　人工光合作用在能源、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有極高應(yīng)用價值，美國、日本、中國等國家存在積極推動其產(chǎn)業(yè)化進程。如美國能源部于2020年宣布，5年內(nèi)將投資1億美元開展人工光合作用研究；日本三菱化學(xué)計劃于2030年利用人工光合作用替代傳統(tǒng)石油基工藝，生產(chǎn)塑料原料，減少工業(yè)碳排放。
　　近年來，得益于材料科學(xué)、合成生物學(xué)及催化技術(shù)等發(fā)展，我國在人工光合作用領(lǐng)域也取得了豐碩成果。如中國空間站夢天實驗艙已順利展開地外人工光合作用技術(shù)試驗，實現(xiàn)了高效二氧化碳轉(zhuǎn)換和氧氣再生新技術(shù)的國際首次在軌驗證；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團隊聯(lián)合武漢大學(xué)團隊，創(chuàng)新設(shè)計了一種晶圓級可制造的新型硅基氮化鎵納米線光電極，實現(xiàn)了800小時連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氫，標(biāo)志著人工光合作用技術(shù)實用化水平進一步提升。
   目前人工光合作用仍處于實驗室階段，但離商業(yè)化應(yīng)用的距離已不遠(yuǎn)。在全球市場上，人工光合作用相關(guān)研發(fā)單位及企業(yè)包括日本三菱化學(xué)、豐田中央研究所、西門子能源、Twelve、西湖大學(xué)、中科液態(tài)陽光（蘇州）氫能科技發(fā)展有限公司、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等。