本发明提供了一种三结级联太阳电池，包括在GaAs衬底上依次连接的GaNAsBi底电池、第一隧道结、GaNAsBi中间电池、第二隧道结以及AlGaAs顶电池，所述AlGaAs顶电池和所述GaAs衬底上分别设有电极。本发明所有子电池晶格常数与GaAs衬底匹配，降低了生产成本，制备工艺简单。带隙组合为~1.93eV、~1.39eV、~0.94eV，具有较高的开路电压，减小了光电转换过程中的热能损失，提高了电池效率。采用正装生长方法生长，避免了倒置生长电池结构需要先与其它支撑衬底材料键合再去除GaAs衬底的复杂工艺，降低了电池的制作难度。