光合作用的能量转化效率因多种因素而异，总体在一定范围内波动。以下是相关分析：
- 理想状态下的能量转化效率：
- 如果只考虑能够激发叶绿素分子的单个光子，处于或接近叶绿素吸收峰的光子能量转化效率较高。其中，红色波长的光子能量转化效率约为 80%，蓝色波长的光子能量转化效率超过 95%，接近完美的 100% 效率。
- 实际情况下的能量转化效率：
- 但如果考虑所有入射到植物上的太阳光，综合起来能转化为植物有用能量的辐射量只占太阳光照射到植物总能量的百分之几。因为植物的叶绿素只能吸收特定波长的光，对于其他波长的光吸收利用能力很弱。
- 此外，植物自身的生理状态、环境因素（如光照强度、温度、二氧化碳浓度、水分等）也会影响光合作用的实际效率。
与风电、水电、火电相比，光合作用的能量转化效率与它们的差距如下：
- 与风电相比：
- 风力发电的过程是将风能转化为机械能，再由机械能转化为电能。现今正在运作的风力发电机所能达到的转化效率极限约为 40%，实际运行中的风力发电系统综合效率一般在 30% – 38% 左右。所以，在理想状态下光合作用对于特定波长光子的能量转化效率是高于风力发电的，但在实际的、宏观的能量转化效率方面，光合作用远低于风力发电。
- 与水电相比：
- 水力发电是利用水的势能转化为机械能，再转化为电能，其效率可以达到 90% 以上。光合作用的实际能量转化效率与水电的能量转化效率差距极大，水电的高效转化主要得益于水的能量高度集中且转化过程中的能量损耗相对较少，而光合作用受到的限制因素较多，能量转化过程相对复杂且效率较低。
- 与火电相比：
- 火力发电是通过燃烧化石燃料产生高温高压蒸汽来驱动涡轮发电机产生电能，一般纯发电的电厂热转化效率在 40% 左右，若采用热电联产的方式，热效率最高可以达到 65%。火力发电的能量转化效率与光合作用实际的整体能量转化效率相比要高很多，因为火电是利用燃料的化学能进行集中转化，而光合作用对太阳能的利用受到诸多自然条件和植物自身特性的限制。