本发明涉及一种自组装形成尺寸可控的硅纳米晶薄膜的制备方法，主要步骤如下：首先，镀膜前预处理后利用Ar离子对Si靶和C靶进行磁控共溅射，调整Si和C靶的溅射功率，在硅和玻璃基体上交替沉积多层结构的非晶硅/碳薄膜；然后，在氮气气氛中分阶段退火，形成α-SiC/nc-Si多层结构薄膜。此类薄膜形成的硅纳米晶尺寸在2-10nm范围内可控，同时硅纳米晶的密度亦可控，此尺寸范围的硅纳米晶的光学带隙在2.7-1.8eV范围内可控改变。本发明超晶格结构Si/C多层薄膜形成尺寸和密度可控的硅纳米晶，进而调整其吸收光谱范围，并显著提高所用材料光电转换效率。此类薄膜有望大幅提高硅基光伏器件的光吸收范围和光电转换效率。