本发明公开了一种基于先进天空辐射的冷热联合收集和存储装置及方法，该装置主要由储热单元、太阳能收集器和辐射制冷储冷一体化单元组成。辐射制冷储冷一体化单元表面涂有一层超材料，该材料在8‑13μm波段具有高发射率，并对全光谱太阳光具有高反射率。本装置既利用超材料的高发射率制冷，又通过收集超材料反射的太阳光制热，可在日间同时实现制冷和制热；设计的辐射制冷储冷一体化单元将辐射效应产生的冷能直接存储在相变材料中，不需要中间换热流体，提高了能量转换和存储效率，结构紧凑，并能控制超材料的表面温度；对冷热循环管路进行了合理的设计，结合储冷和储热技术，能有效克服太阳能的不稳定性，实现用户侧稳定的冷热联供。