一种石墨烯/半导体多结级联太阳电池及其制备方法。该太阳电池包括依次键合串联的倒装PN结型多结电池、金属纳米粒子以及肖特基单结电池，其中单结电池包括导电衬底及设于导电衬底一端面的石墨烯膜，而金属纳米粒子分别与前述多结电池中远离衬底的欧姆接触层和石墨烯膜形成欧姆接触；其制备工艺包括：将前述多结电池、金属纳米粒子及单结电池依次键合串联，再去除多结电池的衬底，并制作顶、底电极。本发明采用肖特基结单结电池代替PN结型电池，可以简化制作工艺、降低成本，而采用金属纳米粒子可使晶片主要依靠范德华力结合，键合所需压力低，避免直接键合工艺引起的电池性能退化，并降低键合界面的串联电阻，进一步提高太阳电池的转换效率。