本发明属于光电器件领域，公开了一种CdTe纳米晶异质结太阳电池及其制备方法。该CdTe纳米晶异质结太阳电池，由玻璃衬底、阴极、阴极界面层、窗口层、光活性层、阳极依次层叠构成。阴极界面层指ZnO或TiO₂薄膜；光活性层由一层或多层CdTe纳米晶层组成；阴极指氧化铟锡导电膜、掺杂二氧化锡、金属膜和金属氧化物薄膜中的至少一种；窗口层为CdS薄膜；阳极为Ag或者Al；光活性层和阳极之间有一层MoO₃氧化膜。本发明的CdTe纳米晶异质结太阳电池采用溶液加工技术，实现太阳电池的超薄化，且性能优异，能量转换效率高达3.73%。