Cùng với tốc độ gia tăng dân số và sự bùng nổ tăng trưởng kinh tế
là nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngày càng tăng. Trong
khi đó, nguồn năng lượng chính là nhiên liệu hóa thạch ngày càng
cạn kiệt và giá thành có xu hướng tăng lên. Do đó, việc tìm kiếm các
nguồn năng lượng sạch, tái tạo, không huỷ hoại môi trường là vấn đề
cấp bách và thiết thực của cả thế giới chứ không riêng của mỗi quốc
gia.
Một trong những nguồn năng lượng sạch và vô tận đó là năng
lượng mặt trời. Vấn đề đặt ra là làm sao có thể chuyển hóa nguồn
năng lượng khổng lồ này thành các dạng năng lượng khác có thể dự
trữ được, phân phối và sử dụng theo nhu cầu. Ngoài pin mặt trời, một
phương pháp khác là chuyển năng lượng mặt trời thành dạng năng
lượng hóa học dự trữ trong các liên kết hóa học của H2 thông qua tế
bào quang điện hóa (hoặc pin quang điện hóa – PEC cells) hay còn
gọi là lá nhân tạo (artificial leaf). Quá trình này giống với quá trình
quang hợp trong tự nhiên: sử dụng ánh sáng mặt trời để phân tách
nước tạo H2 và O2. Pin quang điện hóa có các điện cực cathode làm
từ các chất bán dẫn loại p và anode làm từ chất bán dẫn loại n
