本发明涉及一种Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜的制备方法及其应用，属于半导体薄膜制备技术领域；制备方法为以乙醇为溶剂，氯化铜水合物为铜源，氯化锌为锌源，氯化亚锡水合物为锡源，硫脲为硫源，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为表面活性剂，配置反应前驱液；将清洗干净的FTO玻璃导电面朝上滴加石墨烯的乙二醇溶液，放入干燥箱烘干，然后导电面朝上放入高压反应釜内衬中，将所配置的反应前驱液倒入高压反应釜内衬中，密封后将高压反应釜放入鼓风干燥箱中，恒温反应，在FTO导电玻璃衬底上制备得到Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜；该发明方法工艺简单，成本低廉，应用效果好，可以直接用作染料敏化太阳能电池的对电极，也可以用作铜基薄膜太阳能电池的吸收层。