Năng lượng mặt trời vào ban đêm, và lưu trữ năng lượng là một vấn đề quan trọng bởi vì các hệ thống năng lượng hiện đại thường giả định sẵn có liên tục của năng lượng.[76]

Hệ thống nhiệt khối có thể lưu trữ năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt ở nhiệt độ trong nước hữu ích cho mỗi ngày hoặc mùa thời. Hệ thống lưu trữ nhiệt thường sử dụng vật liệu sẵn có với năng lực nhiệt đặc trưng cao như đất, nước và đá. Hệ thống được thiết kế tốt có thể hạ thấp nhu cầu cao điểm, thay đổi thời gian sử dụng về các giờ ngoài giờ cao điểm và giảm các yêu cầu sưởi ấm và làm mát tổng thể [77][78]

Các vật liệu thay đổi pha như sáp paraffin và Muối Glauber là một phương tiện lưu trữ nhiệt khác. Những vật liệu này rẻ tiền, sẵn có, và có thể cung cấp nhiệt độ trong nhà hữu ích (khoảng 64 °C). "Ngôi nhà Dover" (tại Dover, Massachusetts) là ngôi nhà đầu tiên sử dụng một hệ thống sưởi ấm muối Glauber, vào năm 1948.[79]

Năng lượng mặt trời có thể được lưu trữ ở nhiệt độ cao bằng cách sử dụng muối nóng chảy. Muối là một phương tiện lưu trữ có hiệu quả bởi vì chúng có chi phí thấp, có nhiệt dung riêng cao và có thể cung cấp nhiệt ở nhiệt độ tương thích với các hệ thống điện thông thường. Solar Two sử dụng phương pháp lưu trữ năng lượng này, cho phép nó lưu trữ 1,44 TJ trong bể chứa 68 m3 của nó với một hiệu quả lưu trữ hàng năm khoảng 99%.[80]

Các hệ thống PV không nối lưới có truyền thống sử dụng pin sạc được để lưu trữ điện dư thừa. Với các hệ thống nối lưới, điện dư thừa có thể được gửi đến lưới truyền tải, trong khi điện lưới tiêu chuẩn có thể được sử dụng để đáp ứng thiếu hụt. Các chương trình Đo đếm điện trong mạng cung cấp cho hộ gia đình một tín dụng cho bất kỳ điện năng nào mà họ cung cấp cho lưới điện. Điều này thường được xử lý một cách hợp pháp bằng cách "lăn trở lại" đồng hồ đếm điện bất cứ khi nào ngôi nhà sản xuất điện nhiều hơn so với tiêu thụ. Nếu việc sử dụng điện lưới là dưới số không, công ty tiện ích được yêu cầu phải trả tiền cho thêm theo tỷ lệ tương tự như họ tính phí người tiêu dùng. [81] Phương pháp tiếp cận pháp lý khác liên quan đến việc sử dụng hai đồng hồ đếm điện, để đếm điện tiêu thụ so với điện được sản xuất. Điều này ít phổ biến hơn do chi phí lắp đặt tăng lên của đồng hồ thứ hai.

Thủy điện tích năng lưu trữ năng lượng trong các hình thức của nước bơm khi năng lượng có sẵn từ một hồ chứa độ cao thấp lên độ cao cao hơn. Năng lượng bị thu hồi khi nhu cầu cao bằng cách xả nước để chạy thông qua một máy phát điện thủy điện [82]