Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique comprenant un échangeur de chaleur (3), une couche composite de stockage en chaleur latente (2) et un convertisseur photonique (1), et exploitant au moins un procédé radiatif parmi la production de chaleur par absorption du rayonnement solaire, la production d'électricité par conversion photovoltaïque du rayonnement solaire et le refroidissement radiatif par rayonnement infrarouge sur l'espace et/ou l'atmosphère. Ce dispositif est principalement caractérisé en ce qu'il comporte, pour améliorer ses performances électriques et/ou thermiques, une ou plusieurs couches supplémentaires et en ce que la face active du convertisseur photonique possède un facteur d'émission ou de réflexion proche de 1 ou de 0 dans la « fenêtre atmosphérique [8&mum-13&mum] ».