Als nachteilig werden folgende Punkte bewertet:

• Aufgrund der wetter-, tages- und jahreszeitabhängigen Sonneneinstrahlung ist ohne zusätzliche Speichertechnologie keine konstante Energieversorgung möglich. Auf Verbrauchsschwankungen kann ebenfalls nicht reagiert werden. Zudem wird Energie gerade in kalten Gebieten beziehungsweise Jahreszeiten benötigt, wenn weniger Solarenergie zur Verfügung steht (die erhöhte Effizienz von Solarzellen bei niedrigen Temperaturen kompensiert die im Winter vorherrschende geringere Einstrahlung nur zu Bruchteilen). Für eine gleichmäßige Verfügbarkeit photovoltaisch erzeugter Energie müssten effektive Speicherkapazitäten etwa auf Wasserstoffbasis aufgebaut werden, was zusätzliche Wirkungsgradverluste und Infrastrukturkosten verursacht. Im Bereich der thermischen Nutzung können bestimmte Kraftwerkstypen den Wärmeeintrag des Tages teilweise in der Nachtzeit weiternutzen.

• Die Energieerzeugung durch Photovoltaikzellen ist nach einer kompletten ökologischen Bilanz betrachtet nicht emissionsfrei, da die Herstellung der Anlagen bedeutende Mengen an Energie, Frischwasser und Chemikalien verbraucht. Allein um die zu ihrer Herstellung benötigte Energiemenge zurückzugewinnen, müssen etwa heutige Photovoltaik-Anlagen nach aktuellen Studie des Energy Research Centre of the Netherlands (ECN) je nach Bauart rund 1,5 bis 3,5 Jahre betrieben werden . Da die Lebensdauer der Solarmodule bei ca. 20 – 40 Jahren liegt, ist die Gesamtenergiebilanz jedoch positiv.

• Als derzeit größter Nachteil insbesondere der Photovoltaik werden die Kosten betrachtet. Strom aus Windkraft ist mit 6 bis 8 Cent pro Kilowattstunde bereits deutlich teurer als in alten herkömmlichen Kraftwerken produzierte Energie; die Erzeugungskosten bei solarthermischen Kraftwerken liegen derzeit je nach Standort bei 9 – 22 Cent. Strom aus Photovoltaik kostet dagegen 40 bis 50 Cent. In Deutschland trägt diese Kosten die Allgemeinheit der Stromverbraucher, denn das deutsche Erneuerbare-Energien-Gesetz legt fest, dass die Mehrkosten für Solarstrom auf alle Verbraucher verteilt werden. 1999 betrugen die Kosten 19 Mio. Euro, 2005 506 Mio. Euro und 2008 werden über eine Milliarde Euro an Zusatzkosten für die Stromverbraucher erwartet. Hier ist zu beachten, dass der Solarstromanteil an der deutschen Stromproduktion dann immer noch weniger als ein Prozent betragen wird. Ob die derzeitige Förderungspraxis den gewünschten Lenkungseffekt – nämlich die mittelfristige Entwicklung einer Energieinfrastruktur mit "volkswirtschaftlich" wettbewerbsfähigen Preisen – erscheint wegen dieser relativ hohen Beträge problematisch. Andererseits ist durch die vom Gesetz gegebenene jährliche Absenkung Vergütung (eine jetzt in Betrieb genommene Anlage bekommt 5 % weniger Vergütung als eine im Vorjahr in Betrieb genommene) das Hauptargument gegen Subventionen – die langfristige Marktverzerrung – hinfällig, da die Hersteller einem vorgegebenen "Änderungsdruck" in Richtung auch kostengünstigerer Anlagen unterliegen. Die hohen Gewinne der Photovoltaiktechnikhersteller und die Kursenwicklung der Aktien dieser Unternehmen sind ein starker Kritikpunkt hinsichtlich der Marktangemessenheit der gegebenen Vergütungen, sollten allerdings auch in Relation zu den "marktwirtschaftlich" (sofern man bei einem faktisch gegebenen Oligopol vierer großer Anbieter von einem Markt reden kann) erwirtschafteten Gewinnen der großen konventionellen Stromerzeuger gesehen werden.

Technischen und wirtschaftlichen Unzulänglichkeiten stehen allerdings breite Entwicklungsmöglichkeiten gegenüber. Sollte Solarenergie zunehmende Verbreitung finden, wird erwartet, dass sich die von der Herstellungsmenge unabhängigen Kosten auf größere Stückzahlen verteilen und bereits dadurch die Kosten pro Kilowattstunde sinken (Fixkostendegression). Darüber hinaus wird im Bereich solartechnischer Energieerzeugung noch ein bedeutsames Entwicklungspotential bei der Steigerung des Wirkungsgrads gesehen.

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