from pandas import DataFrame, merge
df1 = DataFrame({'key': [1, 1], 'col1': [1, 2], 'col2': [3, 4]})
df2 = DataFrame({'key': [1, 1], 'col3': [5, 6]})
merge(df1, df2, on='key')[['col1', 'col2', 'col3']]
декартово произведение в пандах