孙立成实验室长期致力于太阳能燃料与太阳能电池科学前沿领域关键科学问题的基础研究和瓶颈应用技术的突破，力争在构建“利用太阳能为主导的人类社会新技术体系”进程中发挥核心关键作用。实验室研究内容聚焦包括高效水分解催化剂的设计与合成、阴离子交换膜的设计与合成、大规模电解水制氢组件的开发、电化学辅酶再生/CO2还原及精细化学品合成、催化理论计算等。实验室力求从分子、材料等多个尺度上优化材料的表界面性能，调控电荷与离子传输，实现高效太阳能转化和可再生能源的清洁制备。实验室负责人为中国科学院院士、人工光合作用领域专家、西湖大学理学院化学讲席教授、西湖大学人工光合作用与太阳能燃料中心主任孙立成教授。