Penelitian ini dilakukan untuk menyelidiki efek radiasi matahari terhadap performansi termal pemanas air tenaga surya (PATS) tipe thermosyphon yang melibatkan phase change material PCM selama proses charging. Tangki air dalam sistem PATS berfungsi sebagai penyimpan energi termal. Air merupakan fluida yang umum digunakan pada PATS konvensional. Kelemahan penggunaan air adalah densitas energinya rendah. PCM dikenal sebagai material penyimpan energi jenis laten yang memiliki densitas energi tinggi. Salah satu PCM dari golongan organik adalah paraffin wax. Mengingat tingginya densitas energi, paraffin wax menarik untuk diaplikasikan pada PATS. Penelitian outdoor dilakukan memakai PATS tipe thermosyphon dengan komponen utama kolektor matahari seluas 1,9 m 2 dan tangki horisontal bervolume 60 liter. Kapsul pipa digunakan untuk mewadahi paraffin wax dan dimasukkan ke dalam tangki. Parameter yang diukur adalah intensitas radiasi matahari, temperatur air, temperatur PCM, dan temperatur udara luar. Termokopel dipasang di sisi air dan sisi PCM di beberapa tempat. Data penelitian berupa temperatur air dan PCM digunakan untuk menganalisis performansi termal di dalam tangki PATS. Penelitian ini menunjukkan bahwa radiasi matahari memberi pengaruh yang dominan terhadap kecepatan pemanasan rata-rata, kapasitas penyimpanan energi termal, akumulasi energi tersimpan, efisiensi pengumpulan energi dan laju aliran massa. Sistem insulasi termal pada PATS memegang peranan penting untuk mempertahankan performansi termal PATS.