تطبيقات الكيمياء الضوئية في الطاقة المتجددة هي عديدة ومتنوعة، وتشمل:
1- الخلايا الشمسية الضوئية: وتستخدم هذه الخلايا المصممة من المواد النصف موصلة لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية نظيفة ومتجددة.
2- تحلية المياه باستخدام الطاقة الشمسية: حيث يتم استخدام الضوء لتفاعلات كيميائية لإزالة الملوثات والأملاح من المياه المالحة وتحويلها إلى مياه صالحة للشرب والاستخدام الزراعي.
3- الكمونيوكيمياء: وهي تقنية تستخدم المادة الضوئية لتفعيل الجزيئات الكيميائية في عمليات التفاعلات الكيميائية المثبتة على أسطح المواد.
4- الكاربون فوتوكيمياء: وتستخدم هذه التقنية الضوء لتحفيز التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى تحويل الثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية قيمة.
5- تخزين الطاقة الشمسية: وتستخدم هذه التقنية مواد كيميائية تحتفظ بالطاقة الشمسية التي تم جمعها خلال النهار لاستخدامها في الليل أو في الأوقات التي يكون الجو غير مشمس.