本发明公开了一种外延硅基PIN结微型同位素电池。该同位素电池包括：放射性同位素源、钝化层、保护环金属电极层、活性区P+区、保护环区P+区、N+型衬底层、N+型重掺杂层、活性区金属电极层、下金属电极层；N+型衬底层与钝化层的接触面上附着有采用分子束外延方法生成的外延本征层，外延本征层的掺杂浓度低于N+型衬底层的掺杂浓度，厚度小于N+型衬底层的厚度；活性区P+区、保护环区P+区分别嵌入外延本征层，且嵌入的厚度小于外延本征层的厚度。本发明进一步采用超浅结结构，并在金属电极层上附着电极扩散阻挡层、电极粘附金属层。本发明还公开了该同位素电池的制备方法。本发明具有β能量响应范围宽、内阻和漏电流小、能量转化率高等优点。