本发明涉及一种双面外延生长GaAs三结太阳能电池的制备方法，包括在GaAs衬底一面依次外延生长GaAs缓冲层In_x(Al_yGa_1-y)_1-xAs渐变层和第一结In_xGa_1-xAs电池；在GaAs衬底另一面依次外延生长GaAs缓冲层、第一隧穿结、第二结GaAs电池、第二隧穿结、第三结GaInP电池、GaAs帽层。本发明通过翻转GaAs衬底进行双面外延生长，既实现了隔离晶格失配产生的位错对生长在衬底反面的第二结电池和第三结电池的影响，提高了电池光电转换效率，保证了电池性能的稳定，简化了电池制作工艺、降低了电池制作成本，提高了电池的生产效率，易于实现规模生产。