Les plantes tirent leur énergie d'une manière qui est très différente de la façon dont les gens obtiennent de l'énergie. Quand un humain a besoin d'énergie, il mange de la nourriture. Quand une plante a besoin d'énergie, il utilise le processus de la photosynthèse à prendre en dioxyde de carbone de l'environnement et utilisent l'énergie solaire pour la transformer en sucres, ce qui est le type d'énergie dont il a besoin pour continuer à vivre. Les scientifiques ont travaillé à reproduire le processus de la photosynthèse, en essayant de capter l'énergie du soleil d'une manière nouvelle, efficace et écologique, et la recherche photosynthèse artificielle a donné des résultats intéressants.
La capacité de produire la photosynthèse artificielle a d'abord été annoncé en 2000, bien que des recherches fussent en cours de planification avant cette date. Les chercheurs ont compté sur l'effet Honda-Fujishima, qui a été découvert en 1953 et utilise le dioxyde de titane comme photocatalyseur. Un photocatalyseur accélère les processus liés à la lumière et, dans ce cas, de l'énergie.
En raison de l'intérêt scientifique et économique dans la photosynthèse artificielle et le désir de nouveaux produits potentiels qui pourraient en découlent, le champ de recherche divisé en deux parties. Cela a entraîné deux résultats différents: les cellules photo-électrochimiques et à colorant les cellules solaires. Chaque cellule fonctionne sur des principes différents, mais tente d'obtenir le même résultat: l'énergie photosynthétique artificiel qui peut être exploité et stocké pour une utilisation ultérieure, ce qui permettrait de réduire notre dépendance à l'égard des sources d'énergie non renouvelables
Les cellules photo-électrochimiques, aussi appelés PEC, utiliser le courant électrique de l'eau pour créer de l'hydrogène et de l'oxygène dans un processus appelé électrolyse. L'électricité peut ensuite être stockée dans l'hydrogène, qui est un «vecteur d'énergie», et l'énergie peut être utilisée plus tard, comme dans les batteries. Il existe deux types de PEC, l'un qui utilise des surfaces de semi-conducteurs pour absorber l'énergie solaire et aider les molécules d'eau partiels pour la consommation d'énergie. La variété d'autres utilisations des métaux dissous à dessiner dans l'énergie solaire et démarrer le processus de la photosynthèse artificielle. Les catalyseurs métalliques les plus courants pour ce type de réaction sont le cobalt et le rhodium. Des chercheurs de l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT) ont trouvé ces métaux comme le plus efficace pour ce genre de travail.
L'autre type de cellule à l'étude, la cellule solaire à colorant, est parfois appelé une cellule ou une cellule de Grätzel Gratzel. Comme PEC, colorant les cellules photosynthèse artificielle utiliser un semi-conducteur pour recueillir l'énergie, généralement en silicium. En colorant les cellules, le semi-conducteur est utilisé pour le transport de l'énergie captée, et les photoélectrons, ou des particules d'énergie, sont séparées et exploitées avec des colorants spéciaux. Les cellules Grätzel sont considérées comme la forme la plus efficace de la photosynthèse artificielle actuellement disponibles, ainsi que le meilleur rapport coût-efficacité pour la fabrication. Les inconvénients sont principalement dus à des préoccupations de température liés aux colorants liquides, car ils peuvent geler à des températures plus basses et de cesser la production d'énergie, et développer à des températures plus élevées et les pauses.
La recherche est toujours en cours d'exécution dans le domaine de la photosynthèse artificielle, en particulier à la poursuite de la recherche de meilleurs catalyseurs et des mécanismes de transport d'énergie. Même si elles ne sont pas la forme la plus efficace de production d'énergie disponibles, il existe un grand intérêt pour les encore en raison de leur potentiel de rendement élevé, faible coût de fabrication et les implications possibles pour l'environnement. Si la photosynthèse artificielle pourrait être rendue accessible et fiable, notre dépendance à l'égard des combustibles fossiles non renouvelables pourrait être considérablement réduite.