光合作用是地球上最大规模地把太阳光能变成化学能，把水和二氧化碳转化成有机物并放出氧气的过程，是人类、动植物和大多数微生物所需食物、能量和氧气的主要来源。每年通过光合作用产生的生物质能是全球每年耗能的10倍。光合作用不仅是生命科学的重大基础理论问题，而且与我们人类当今面临的粮食、能源、资源和环境等问题密切相关。

  在20世纪初，由于量子理论及其相关技术的引进，科学家才有可能开始研究光合作用的内部机理，了解光合作用高效吸能、传能和转能的微观机理，了解在常温常压下，通过可见光的推动，水裂解放出氧气的机理。由于光合作用研究在理论和实践上的重要性，许多国家都非常重视光合作用的研究。在光合作用研究的历程中，曾多次有人获诺贝尔奖。

  光合作用除了能提供生物质能外，还可以通过细菌进行光合放氢，而氢气是污染物零排放燃料电池的原料，是未来清洁能源的重要来源。所有的化石能源都来自于远古时候植物的光合作用，对光合作用的仿生模拟，导致了具有产业化前景的高效低成本染料敏化纳米晶体太阳能电池的发明及光催化裂解水制氢的研究，可以预计在未来数十年内，光合模拟研究领域可能会取得更大的突破，实现对已有化石能源的替代，开发和利用太阳能将成为未来能源构成的重要部分。