В основном фотохимические реакции являются экзотермическими, протекающими с выделением тепла, и потому не подходят для превращения солнечной энергии в аккумулируемую химическую энергию. Известные эндотермические - накапливающие тепло реакции, протекающие на свету, теоретически можно использовать для производства ценного химического топлива, однако главная проблема здесь состоит в том, что эти реакции, как правило, слишком быстро обращаются и поглощенная энергия не сохраняется. К числу проблем относятся также такие, как наличие нежелательных побочных реакций и высокая стоимость сравнительно редких исходных веществ. Последнее не очень существенно, поскольку исходное вещество можно регенерировать при обращении реакции, когда запасенная энергия освобождается.

Особое внимание уже давно привлекает возможность осуществления процесса соединения углекислого газа и воды для получения различных углеводородов, например метана. Возможно также разложение воды на водород и кислород под воздействием света. Сообщается, что этот процесс уже осуществлен, хотя и с очень низкой эффективностью, благодаря применению металлических катионов, таких как церий и европий, и при использовании в качестве электродов двуокиси титана. Можно проводить фотовосстановление некоторых органических веществ в воде также при очень низкой эффективности процесса.

Очень привлекательной представляется идея объединить фото- и электрохимические процессы в аккумуляторной батарее, которая могла бы заряжаться непосредственно от солнца. Некоторые такие системы хорошо известны, например железо - тионин, однако их КПД составляет порядка 0,1%. В этом процессе в массе раствора происходят фотохимические превращения, приводящие к изменениям в окислительно-восстановительной системе, которые в свою очередь вызывают появление разности потенциалов. Другой метод состоит в том, что один из электродов элемента покрывают красящим или неорганическим веществом, например двуокисью титана. При облучении электродов направление потока электронов меняется на противоположное.

С возможностью использования фотохимических методов преобразования энергии связываются большие надежды, поскольку в этом направлении существует широкий выбор вариантов и имеется солидная теоретическая основа.