本发明公开了一种碳纳米管-硅薄膜叠层太阳能电池及其制备方法。该叠层电池太阳能电池，其包括依序层叠的：透明衬底、透明导电薄膜、硅薄膜层、碳纳米管薄膜和背电极，所述硅薄膜层由至少两层硅薄膜组成，所述硅薄膜层中的硅为非晶硅或微晶硅；所述硅薄膜层与所述碳纳米管薄膜构成异质结。所述硅薄膜可以为PN双层薄膜、PIN三层薄膜、NPN三层薄膜或者NPIN四层薄膜。在薄膜叠层电池中，碳纳米管作为P+层，与上述硅薄膜构成CNT/P+-P/N结构的叠层电池，或者CNT/P+-P/I/N结构的叠层电池，或者CNT/P+-N/P/N结构的叠层电池，或者CNT/P+-N/P/I/N结构的叠层电池。该碳纳米管-硅薄膜叠层电池可以有效提高电池的开路电压、转换效率等，并且具有工艺简单，成本低廉的特点。