Se è necessario fornire acqua in un intervallo che la rete non può fornire, l'energia solare può risolvere il problema. Le pompe solari (fotovoltaiche) sono un'alternativa ai motori a combustione, ai mulini a vento e alle pompe manuali. Ci sono migliaia di pompe solari in funzione in tutto il mondo. Funzionano al meglio quando il sole è pieno, ovvero quando la richiesta di energia solare è maggiore.

I moduli fotovoltaici (FV) (ovvero i pannelli solari) utilizzano celle al silicio senza parti mobili per generare elettricità dalla luce solare. Sono in produzione di massa dal 1979. Sono così affidabili che la maggior parte dei produttori offre una garanzia di 25 anni e la loro aspettativa di vita è ben superiore ai 30 anni. Funzionano bene sia con climi freddi che caldi. La pompa solare è progettata specificamente per utilizzare la corrente continua generata dal modulo fotovoltaico. La pompa deve funzionare in condizioni di scarsa illuminazione, quando la potenza è ridotta, e non si blocca né si surriscalda. La pompa di piccola portata utilizza un meccanismo a spostamento positivo (volume) per sigillare l'acqua nella cavità e spingerla verso l'alto.

Anche pompando lentamente, la capacità di sollevamento può essere mantenuta. Questi meccanismi includono pompe a membrana, pompe a palette e pompe a pistoni. Queste sono diverse dalle pompe centrifughe convenzionali che richiedono una rapida rotazione per funzionare efficacemente. Le pompe centrifughe vengono utilizzate dove è richiesta una portata maggiore. Le pompe di superficie sono pompe installate a terra. La pompa a terra funziona bene quando aspira acqua attraverso una bocca di aspirazione inferiore a 3 o 6 metri. Una pompa sommersa è una pompa che viene calata nell'acqua. La maggior parte dei pozzi profondi utilizza pompe sommergibili. Il controller della pompa (che è un intensificatore di corrente lineare) è il dispositivo elettronico utilizzato dalla maggior parte delle pompe solari. Funziona come un cambio automatico e aiuta la pompa ad avviarsi e ne impedisce lo stallo in caso di luce solare debole. Alcuni controller hanno anche altre funzioni, come la fornitura di terminali per interruttori a galleggiante per spegnere la pompa quando il serbatoio è pieno e fornire protezione da sovratensione. Quando il sole si muove nel cielo durante il giorno, è possibile utilizzare inseguitori solari per inclinare il pannello fotovoltaico. Questo può aumentare il guadagno energetico giornaliero fino al 55%. Se ci sono più ore di soleggiamento, si possono utilizzare pompe e sistemi di alimentazione più piccoli.

In una giornata di sole, l'effetto di inseguimento è migliore. Con tempo nuvoloso e inverni più brevi, l'effetto non è buono. Tuttavia, negli ultimi anni, il costo dei pannelli solari è diminuito a tal punto che aggiungere altri pannelli solari è solitamente più conveniente rispetto all'aggiunta di inseguitori. Inoltre, poiché l'inseguitore ha parti mobili, spesso necessita di riparazioni dopo alcuni anni. L'accumulo è molto importante. A seconda del clima e del consumo d'acqua, potrebbe essere necessario un tempo di stoccaggio da tre a dieci giorni. La maggior parte dei sistemi utilizza serbatoi di accumulo per semplicità ed economicità. In altri casi, è possibile aggiungere batterie al sistema. L'energia elettrica generata dal modulo solare viene immagazzinata in una batteria a ciclo profondo, consentendo alla pompa di funzionare anche nelle giornate non soleggiate.

Aggiungendo un interruttore a galleggiante al sistema, quando il serbatoio dell'acqua è pieno, la pompa può essere spenta per evitare il traboccamento. Il mulino a vento, utilizzato in passato per pompare l'acqua, è ancora visibile in molti campi visivi. Recentemente, nelle applicazioni di pompaggio dell'acqua, le pompe solari hanno sostituito i mulini a vento. I fatti hanno dimostrato che i piccoli impianti solari sono economici e facili da installare e manutenere. I pannelli solari forniscono anche un approvvigionamento idrico più stabile; possono essere installati in valli e zone boschive con vento insufficiente. Il pannello fotovoltaico può essere posizionato a una certa distanza dalla pompa stessa, anche a diverse centinaia di piedi (100 m).