دستگاه های فوتوالکتروشیمیایی یکپارچه با بر هم افزایی بین اجزا برای تولید موثر سوخت های پایدار از نور خورشید متکی هستند. ویژگیهای میکرو و/یا نانومقیاس اجزا و رابطهای آنها اغلب فرآیندهای حیاتی دستگاه مانند تولید حامل بار، انتقال الکترون و یون، پتانسیلهای سطحی و الکتروکاتالیز را کنترل میکنند.