Bien que toutes les serres soient solaires en ce sens qu’elles utilisent la chaleur du soleil pour fournir un environnement de croissance aux plantes, le terme serre solaire fait généralement référence à une serre solaire passive. Les serres solaires passives sont différentes des serres traditionnelles de plusieurs manières importantes. Une serre solaire passive utilise uniquement la chaleur et la lumière du soleil, et une serre traditionnelle utilise du gaz, du propane ou du chauffage électrique la nuit ou pendant l’hiver pour fournir suffisamment de chaleur aux plantes. Les serres solaires passives doivent être orientées vers l’équateur. Ils utilisent également de la pierre ou de grands récipients d’eau pour absorber la chaleur du soleil le jour et la disperser la nuit, et ils utilisent un certain type d’isolant et du verre à double vitrage.
Les serres traditionnelles utilisent des lampes chauffantes électriques, des radiateurs au sol, des radiateurs au propane ou d’autres types d’appareils de chauffage pendant l’hiver et, si nécessaire, la nuit pour fournir suffisamment de chaleur aux plantes de serre, mais une véritable serre solaire passive repose sur le soleil et des composants naturels . De nombreuses serres solaires sont construites avec un mur de maçonnerie ne faisant pas face à l’équateur pour absorber la chaleur de la lumière du jour et la libérer tout au long de la nuit ; les deux murs restants sont généralement également partiellement ou entièrement en maçonnerie. Chaque pied carré (929 cm²) de verre faisant face à l’équateur nécessite 150 livres (68 kg) de pierre ou de matériau de maçonnerie. Placer des seaux, des bacs ou des bassins d’eau stratégiquement dans toute la serre permet à l’eau d’absorber et de libérer la chaleur du soleil de la même manière. Chaque pied carré (929 cm carrés) de verre faisant face à l’équateur nécessite 4 gallons (15.1 litres) d’eau; les conteneurs doivent être de couleur foncée et placés stratégiquement dans toute la serre.
Pour qu’une serre solaire soit efficace, une sorte d’isolation est requise dans la plupart des environnements. La partie non ventilée du toit et tous les murs doivent être recouverts d’un tissu isolant ou d’un autre matériau ayant une valeur de résistance thermique, ou valeur R, allant jusqu’à 19. Si la serre solaire passive repose sur une fondation, elle doit également être très bien isolé. Lorsque la serre est sur une dalle, la dalle doit être isolée à la fois là où la serre repose dessus et partout où il y a une fissure ou une ouverture.
Une serre solaire passive nécessite un double vitrage avec isolation de nuit. Le verre à simple vitrage ne pourra pas retenir suffisamment de chaleur pour que les autres éléments passifs – les conteneurs d’eau et de pierre – fassent leur travail. La seule partie de la partie vitrée de la serre qui ne doit pas être vitrée est les deux tiers du toit, afin de permettre les pleins effets du soleil pendant les mois d’hiver. Une protection peut être nécessaire sous forme de badigeon ou de tissu pendant les mois d’été.