Начиная с 1970-х годов, когда гражданское применение фотоэлектрических генераторов только зарождалось, солнечная энергетика выросла до 230 ГВт глобальной установленной мощности к концу 2015 г, а по итогам текущего года вероятно перешагнет юбилейный 300 гигаваттный рубеж. Темп роста отрасли колоссален: примерно 45% в год, считая с 1975 г.
Для создания чего бы то ни было, будь то машиностроительный завод, литературное произведение или скульптура, нужно сперва затратить (вложить) усилия, ресурсы, энергию. Результат получается позже. Не исключением является и солнечная энергетика. В процессе развития этой важнейшей отрасли были затрачены значительные объемы энергии, связанные с колоссальными выбросами парниковых газов. Окупились ли эти затраты?
Энергетическая окупаемость (energy payback) достигается отдельной фотоэлектрической системой за короткий период — в течение нескольких месяцев — нескольких лет, в зависимости от места установки (а также места производства) солнечной электростанции. По мере повышения эффективности модулей и производственных процессов срок энергетической окупаемости сокращается.
Фотоэлектрический генератор, установленный в отличном и хорошем в климатическом плане месте, сегодня энергетически окупится менее чем за год. Это значит, что за срок службы (например, 30 лет) он произведёт как минимум в 30 раз больше энергии, чем было затрачено на его производство.
Если посмотреть на совокупность имеющихся в мире фотоэлектрических систем, то есть отрасль в целом, оценить энергетический баланс сложнее. Дело в том, что мы сегодня затрачиваем некий объём энергии, который «окупится» только завтра, но завтра, строя новые солнечные электростанции, мы также затрачиваем ещё больший (с учетом роста рынка) объём, который «компенсируется» только послезавтра и т.д. При этом также существует проблема оценки выбросов парниковых газов, возникающих в связи с производством солнечных модулей. Когда эти выбросы компенсируются? Каков текущий баланс энергетических расходов/поступлений и выбросов в солнечной энергетике?
Эти вопросы подробно разбирается в научной статье, опубликованной в журнале Nature.
Авторы устанавливают, что каждое удвоение мощности солнечных электростанций ведёт к снижению удельного потребления энергии на 13-12%, а выбросов парниковых газов 17-24% для поли- и монокристаллических фотоэлектрических систем соответственно. По расчетам авторов, с наибольшей вероятностью солнечная энергетика уже с 2011 года является чистым производителем энергии (то есть производит больше энергии, чем было затрачено и затрачивается на ее создание), и имеет отрицательный углеродный баланс (ее использование позволяет снизить выбросы на большую величину, чем было произведено при создании). 
На графике показано, как по мере роста солнечной энергетики «энергетический долг» и объемы выбросов постепенно накапливаются (в зависимости от темпа роста по регионам), а потом компенсируются.
По самому негативному сценарию, в рамках которого рассматривается минимально возможное повышение эффективности солнечной энергетики (constant low performance ratio scenario – «Low PR») энергетическая окупаемость отрасли наступает в 2017, а баланс выбросов становится отрицательным с 2018.
После перехода точки окупаемости энергетические и экологические преимущества солнечной энергетики, как видно на графике, стремительно возрастают. То есть увеличение чистой выработки энергии и сокращение чистых выбросов имеют прямо-таки взрывной характер.
В дополнение хотелось бы еще раз подчеркнуть очевидное и неоднократно подтвержденное научными исследованиями: удельные выбросы в солнечной и ветровой энергетике несравнимо ниже, чем в углеводородной генерации.
И такие высказывания, которые допускает, например, академик Нигматулин (цитирую по статье в «Регнум»: «Заведомо могу сказать, что выбросы СО2 в связи с использованием солнечной батареи выше, чем, если вы будете пользоваться традиционными источниками») – это позор российской науки.