所謂人工光合作用，指的是利用太陽能製造化合物的技術。日本政府早早決定投入研究，並在近年逐漸接近實用化水準。
人工光合作用如何減碳？
要認識人工光合作用的概念，可以從每個人都知道的光合作用切入。光合作用，指的是植物利用太陽能，從二氧化碳和水裡生成氧氣。而模仿植物光合作用的人工光合作用，則是把二氧化碳和水當原料，再利用太陽能轉換成不同的化學物質。
三個技術領域：光觸媒、分離膜、合成觸媒
進階地說，人工光合作用成敗的關鍵，是日本特別研發的「觸媒技術」。在這裡以能夠合成出烯烴（塑膠原料）的案例來說明。要進行人工光合作用，須使用被稱為「光觸媒」的物質，它能在經過光的照射之後，產生特定的化學反應，生成新的化合物。
而這裡的「光觸媒」，在被太陽光照射之後，可以分解水，產生氫氣與氧氣。接著，再透過「分離膜」，單獨把氫氣分離出來。最後，取出的氫氣，和工廠排出的二氧化碳，經過「合成觸媒」產生化學反應，製造出烯烴（塑膠原料）。
因此，要實現人工光合作用，就要在「光觸媒」、「分離膜」、「合成觸媒」三個領域研究開發。為此日本經濟產業省自2012年開始投入資源，支持相關產學研究。其中要點在於，如何提高「太陽能轉換效率」，讓人工光合作用的工序做到低成本高效率，成為足以大量生產的技術。
那麼，轉換效率要到多少，才有大量生產的可行性呢？一般植物的「太陽能轉換效率」約在0.2～0.3%，而要實現人工光合作用，得遠遠大於這個程度。2016年，日本做到植物的10倍，也就是3%（生產氫）的轉換效率，2017年又進步到3.7%。以及2021年豐田達成的7.2%。最終目標則為10%。從2012年日本政府有計畫地投入，到最新技術進展，人工光合作用研發逐步邁向目標，接近夢幻的能源未來。