对人类健康和舒适至关重要的许多化学品的制造消耗了化石燃料，从而导致了开采过程、二氧化碳排放和气候变化。一种新方法利用阳光将废弃的二氧化碳转化为这些所需的化学品，可能通过两种方式减少排放：通过使用不需要的气体作为原材料和阳光，而不是化石燃料，作为生产所需的能源。
由于阳光激活催化剂（或光催化剂）的进步，这一过程正变得越来越可行。近年来，研究人员开发出了光催化剂，可以打破二氧化碳中碳和氧之间顽固的双键。这是创建“太阳能”炼油厂的关键第一步，这些炼油厂可以利用废气生产有用的化合物，包括“平台”分子，这些分子可以作为合成各种产品的原材料，如药品、洗涤剂、肥料和纺织品。
光催化剂通常是半导体，需要高能紫外光来产生二氧化碳转化过程中涉及的电子。然而，紫外光既稀缺（仅占阳光的 5%），又是有害的。因此，开发可在更丰富和良性的可见光下工作的新型催化剂已成为一个主要目标。通过对现有催化剂（如二氧化钛）的成分、结构和形态进行精细工程设计，这一需求正在得到满足。虽然二氧化钛仅在紫外光照射下才能有效地将二氧化碳转化为其他分子，但掺杂氮可以大大降低所需的能量。改变后的催化剂现在只需要可见光即可产生广泛使用的化学品，如甲醇、甲醛和甲酸——这些化学品在粘合剂、泡沫、胶合板、橱柜、地板和消毒剂的制造中 collectively important.
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目前，太阳能化学研究主要发生在学术实验室中，包括加州理工学院与劳伦斯伯克利国家实验室合作运营的联合人工光合作用中心；由荷兰的大学、工业界、研究和技术组织组成的名为 Sunrise 联盟的合作组织；以及德国米尔海姆的马克斯·普朗克化学能量转换研究所的异相反应部门。一些初创公司正在研究将二氧化碳转化为有用物质的不同方法——即应用电力来驱动化学反应。如果电力来自化石燃料燃烧，那么使用电力为反应提供动力显然不如使用阳光环保，但依靠光伏发电可以克服这一缺点。
在未来几年，阳光驱动的二氧化碳转化为化学品方面的进展肯定会被初创公司或其他公司商业化和进一步发展。然后，化学工业——通过将今天被认为是废弃物的二氧化碳转化为有价值的产品——将朝着成为真正的、无废弃物的循环经济的一部分迈进一步，并帮助实现产生负排放的目标。