En 1937, Hill émet l'hypothèse que la première étape de la photosynthèse est globalement une oxydoréduction entre l'eau et une substance oxydante, appelée ici "R":

2H₂O= O₂ + 4H⁺ + 4 e^-

2RH2 = 2R + 4H⁺ + 4 e^-

Cependant, d'après les valeurs des potentiels redox, l'oxydoréduction

2H₂O + 2R = 2RH2 + O₂

est une réaction qui n'est pas spontanée : elle exige un apport d'énergie

 Hill émet l'hypothèse que c'est l'énergie lumineuse captée par la chlorophylle qui permet cette réaction