原子能电池主要是以镍-63作为能量源、金刚石半导体作为能量转换器，是一种直流电源，并且可以通过增加超级电容器作为储能器，生产具有更高寿命的脉冲电源。这种核电池的基本结构包括：转换器、基板、镍-63源、电池防护层。

镍-63金刚石β伏特电池是将金刚石半导体转换器和2μm厚的镍-63薄片叠层放置，电池是模块化的，一个模块至少是由2个转换器和1层镍-63组成，通过不断叠加，组成一个模块组，串并联多个模块组，可以配置从几微瓦到几瓦的功率。原子能电池最小尺寸为3x3x0.03㎜（是由2个转换器和1层镍63组成），从入射到金刚石半导体换能器件里面的能量来看，电池的能量转换率达到了8.8% ，如果使用更高纯度的镍-63放射源，电池的功率密度还会进一步提升。