يمكن استخدام الكيمياء الضوئية في إنتاج الطاقة الخضراء من خلال الاستفادة من تفاعلات الضوء والمواد الكيميائية في الخلايا الشمسية والتي تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. وتعتمد هذه العملية على استخدام المواد النشطة في الخلايا الشمسية والتي تتمثل في السيليكون والجاليوم والكادميوم الخ.
وعادة ما تتكون الخلايا الشمسية من طبقتين من المواد الشبه الموصلة، ويتم تعريض هذه المواد للضوء الشمسي الذي ينتج عنه تفاعلات كيميائية تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. ويتم تحويل هذه الطاقة الكهربائية إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام عن طريق استخدام الأجهزة الكهربائية المناسبة.
ويمكن استخدام الكيمياء الضوئية أيضًا في عملية تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود، وذلك عن طريق استخدام الضوء الشمسي لتفكيك الماء إلى هيدروجين وأكسجين، ثم استخدام الهيدروجين كوقود لتوليد الطاقة الكهربائية. وتعتبر هذه العملية واحدة من أهم الأساليب الحديثة لإنتاج الطاقة الخضراء والمستدامة.