本发明涉及一种面向神经调控的薄膜光电极及其制备方法和应用。所述薄膜光电极为单晶硅薄膜，且所述单晶硅薄膜上含有掺杂剂。该薄膜光电极在生物组织环境中可以降解，且降解元素具有良好的生物相容性。在光照条件下，该薄膜光电极可以调控培养在其上的细胞的去极化和超级化膜电位，以及调控细胞钙信号的上升和下降；同时将所述薄膜光电极贴合在神经组织表面可以引起兴奋性或抑制性的神经活动。因此本发明的薄膜光电极能够较高地应用在神经调控中。