Diversas fotocatálisis están siendo desarrolladas para llevar a cabo estas reacciones en una manera sostenible, y respetuosa con el medio ambiente.
[5] La dependencia mundial hacia las decrecientes reservas de combustibles fósiles representan no solamente problemas medioambientales sino también geopolíticos.
El otro importante proceso indirecto que utiliza la luz solar es la conversión de la biomasa a biocombustible utilizando organismos fotosintéticos; sin embargo, la mayor parte de la energía recolectada por la fotosíntesis es usada en procesos que sostienen la vida y por tanto fuera de consideración para usos energéticos.
[5] Un proceso directo puede utilizar un catalizador que reduce los protones a hidrógeno molecular sobre los electrones de un fotosensibilizador excitado.
[9] El hidrógeno también puede ser producido por algunos microorganismos fotosintéticos (microalgas y cianobacterias) utilizando fotobiorreactores.
[11] Esta cianobacteria N. punctiforme mutante podría entonces producir hidrógeno cuando es iluminada con luz visible.
Ya que la fabricación del hidrógeno requiere rendimiento continuo, el proceso termoquímico solar incluye el almacenamiento de energía térmica.
[14][15] Otro método termoquímico utiliza el reformado solar del metano, un proceso que replica el proceso tradicional de reformado de combustibles fósiles pero sustituido en parte con el calor solar.