Sistem kerja single slope solar still (S4), adalah proses air laut dipanaskan dan diuapkan oleh sinar matahari di ruang penguapan, kemudian uap dikondensasikan menjadi air tawar pada permukaan bagian dalam penutup kaca. Sistem ini mempunyai kelemahan produktivitas air yang dihasilkan rendah. Untuk menganalisis masalah tersebut, maka diperlukan studi performansi S4. Penelitian performansi mengenai S4 diawali dengan simulasi kemudian dilanjutkan dengan eksperimen. Peningkatan produksi air distilasi dipengaruhi konveksi alami di dalam basin. Representasi konveksi alami adalah Rayleigh Benard (Ra), di mana fluida dipanaskan dari bawah dan didinginkan pada dinding atas. Parameter yang mempengaruhi konveksi alami antara lain: gravitasi, koefisien ekspansi panas, massa jenis, beda temperatur dinding bawah dan atas, viskositas, koefisien difusi panas, serta geometri. Angka Rayleigh dan geometri menjadi variabel utama dalam korelasi yang diteliti. Sehingga penelitian awal yang dilakukan adalah studi mengenai distribusi temperatur dan pola aliran dengan variasi nilai Ra 104, 105 dan 106 pada geometri/bidang segiempat tertutup. Penelitian awal dilakukan pada geometri segiempat, karena proses kerjanya menyerupai distilasi S4. Kemudian penelitian simulasi dilanjutkan pada analisis geometri S4 dengan phase change material (PCM) soybean wax. Berdasarkan hasil penelitian simulasi, akan dijadikan acuan untuk penelitian eksperimen S4 khususnya penggunaan fins dan PCM terutama pengembangan PCM komposit baru, terhadap produktivitas air distilasi. Hasil penelitian distribusi temperatur dan pola aliran pada geometri segiempat, untuk variasi nilai Ra 104, 105 dan 106 mengalami peningkatan koefisien perpindahan panas konveksi yang ditunjukkan dengan peningkatan bilangan Nusselt (Nu) masing-masing 2,124, 3,862 dan 6,106. Nilai Nu ini mempunyai kesesuaian yang baik dengan penelitian Ouertatani dan Osman. Penelitian simulasi dilanjutkan dengan analisis distribusi temperatur dan pola aliran S4 dengan bagian bawah diberi PCM soybean wax. Hasil penelitian menunjukkan distribusi temperatur dan pola aliran pada waktu tertentu menunjukkan sel konveksi yang berongga cukup lebar. Ini mengindikasikan bahwa distribusi temperatur pada basin di transfer ke PCM yang terletak di bawah basin. Dengan adanya PCM di bagian bawah basin, dapat meningkatkan perbedaan temperatur dinding bagian bawah dengan kaca penutup karena proses discharging pada PCM. Hasil penelitian simulasi dijadikan acuan penelitian eksperimen. Pada simulasi menunjukkan bahwa nilai Ra mempunyai peranan penting dalam S4. Oleh karena itu, peningkatan nilai Ra pada eksperimen menjadi tujuan utama, dicapai melalui penggunaan fins dan PCM untuk meningkatkan perpindahan panas dan menyimpan energi panas. Penelitian eksperimen memanfaatkan fins dengan menambahkan jumlah hollow circular fins, memvariasikan tinggi hollow circular fins, penggunaan magnet dan hollow circular fins mampu menghasilkan produktivitas air distilasi maksimal masing-masing 1334 mL/hari, 1366 mL/hari, dan 1740 mL/hari. Pemanfaatan fins+PCM dengan menggunakan hollow circular fins+PCM soybean wax, variasi tebal PCM soybean wax, variasi horisontal hollow+PCM soybean wax, penggunaan v-corrugated+Nano PCM, serta penggunaan inline hollow pada S4 mampu menghasilkan produktivitas air masing-masing 1304 mL/hari, 1207 mL/hari, 1320 mL/hari, 606 mL/hari, dan 1180 mL/hari. Penelitian eksperimen dilanjutkan dengan melakukan pengembangan material PCM komposit pada S4. Performansi PCM komposit pada tiga (3) model, model yang pertama adalah Conventional single slope solar still (CS4), PCM Stearic Acid (PCM-SA) dan PCM Nano Porous Silica-Steatic acid (NPS-SA). Produktivitas rata-rata air distilasi selama  penelitian untuk CS4, PCM-SA dan PCM NPS-SA masing-masing 1005 mL/hari, 984 mL/hari dan 1335 mL/hari. Penggunaan PCM NPS-SA terbukti mampu meningkatkan produktivitas air distilasi 24?ri CS4, dan 26?ri PCM-SA.