如今，我们现代便捷的生活方式严重依赖于传统的化石能源。在未来，由于化石燃料短缺及其对环境和气候的负面影响，从化石燃料转向可再生能源转型将是人类面临的最大挑战之一。太阳能是最重要的清洁和可再生能源，然而其不可预测性、季节昼夜时变性、分布不均和能量密度低等难题限制了太阳能的实际应用。传统的太阳能电池和风力发电受时间的影响，电能的产生和利用不能同步，因此我们必须解决电能储存的问题。

光催化技术在解决能源和环境问题方面有着非常广阔的应用前景。光催化可以利用太阳光将水分解产生氢气，从而将光能转化为可储存的化学能—氢能。光催化材料和技术还可以利用太阳光将二氧化碳转化为甲烷和甲醇燃料，从而达到节能减排的目的。通过太阳能光催化技术生产的氢气、甲烷和甲醇等燃料统称为太阳燃料。