一种基于超颖材料结构的薄膜太阳能电池及其制备方法。该电池主要由衬底、金属平面电极层、有源层、纳米结构电极层、透明导电薄膜和透明保护层组成；其制备方法包括：依次在衬底上形成金属平面电极层和有源层，其后在有源层上形成导电材料薄膜，再加工形成纳米结构电极层，而后在纳米结构电极层上依次形成透明导电薄膜和透明保护层。本发明通过将金属平面电极层、有源层和纳米结构电极层构成超颖材料结构，可获得有效电磁参数的调控，从而获得近100%完全陷光，尤其是通过将不同结构的纳米结构电极层结合不同材料的有源层在器件平面内和/或垂直于器件平面方向嵌套级联，可以进一步扩大光吸收增强的波段范围，并适合多结太阳能电池。