太陽能制冷系統最大的不足是制冷效率較低，同時成本也較高。這嚴重影響了太陽能制冷系統的推廣和應用。若提高和改善太陽能制冷系統的性能，要從下列幾個關鍵問題入手。

　　（1）改善半導體制冷材料的性能，太陽能半導體制冷系統的核心在于半導體制冷材料，半導體制冷系統效率較低的主要原因在于半導體制冷材料熱電轉換效率不高。最終決定熱電材料性能優劣的是優值系數Z，優值系數Z和溫度T的乘積ZT,是評價材料性能的常用參數。就半導體制冷而言，如果其制冷性能要達到能和機械制冷相媲美，無量綱參數ZT, 要達到3以上。目前各國普遍使用的半導體材料遠達不到這種水平。室溫下最常用的熱電材料（Bi-Sb-Te-Se系列固溶體）的ZT值大約為1。因此，如何改進材料的性能，尋找更為理想的材料，成為了太陽能半導體制冷的重要問題。

　?。?）系統的能量優化，太陽能半導體制冷系統自身存在著能量損失，如何減少這些損失，保證系統穩定可靠地運行是十分重要的問題。光電轉換效率和制冷效率是衡量能量損失的主要指標。光電效率越高，在相同的功率輸出情況下，所需的太陽能電池的面積越小，這有利于太陽能半導體制冷系統的小型化。目前普遍使用的太陽能電池的光電效率最高為17%。對于任何制冷系統來說，制冷效率COP是最重要的運行參數。目前，半導體制冷裝置的COP一般約0.2～0.3，遠低于壓縮式制冷。經過試驗研究發現，冷、熱端溫差對于半導體制冷的效率有很大的影響，通過強化熱端散熱方法能使半導體制冷系統性能得到很大的改善。

　?。?）系統運行的有效控制和優化匹配，與一般的制冷設備不同，太陽能半導體制冷系統受太陽輻射和環境條件影響，系統工況一天內往往有很大的變化。因此在太陽能半導體制冷系統中，除了太陽能電池和半導體制冷裝置外，還需配備蓄電池和數控匹配器。蓄電池是保證太陽能冷庫制冷設備系統連續運行的重要條件。數控匹配器使太陽能電池陣列輸出阻抗與等效負載阻抗匹配，使功率輸出處于最佳狀態，同時對儲能設備的過充、過放進行控制。實現整個能量傳遞環節在最優工況下進行，保證系統的可靠性、穩定性和高效率，就必須對整個系統的運行進行有效的控制。因此，選擇適的儲能設備、研制有效的控制器對整個太陽能制冷系統來說是非常重要的。另外，提高太陽能電池轉換效率問題，同樣是實現太陽能制冷系統大規模應用的重要問題。