1821年，賽貝克發現，把兩種不同的金屬導體接成閉合電路時，如果把它的兩個接點分別置于溫度不同的兩個環境中，則電路中就會有電流產生。這一現象稱為塞貝克(Seebeck)效應，這樣的電路叫做溫差電偶，這種情況下產生電流的電動勢叫做溫差電動勢。例如，鐵與銅的冷接頭為1℃，熱接頭處為100℃，則有5.2mV的溫差電動勢產生。

用半導體制成的溫差電池賽貝克效應較強，熱能轉化為電

溫差電池能的效率也較高，因此，可將多個這樣的電池組成溫差電堆，作為小功率電源。它的工作原理是，將兩種不同類型的熱電轉換材料N型和P型半導體的一端結合并將其置于高溫狀態，另一端開路并給以低溫時，由于高溫端的熱激發作用較強，空穴和電子濃度也比低溫端高，在這種載流子濃度梯度的驅動下，空穴和電子向低溫端擴散，從而在低溫開路端形成電勢差;如果將許多對P型和N型熱電轉換材料連接起來組成模塊，就可得到足夠高的電壓,形成一個溫差發電機。

溫差電技術研究始于20世紀40年代，于20世紀60年代達到高峰，并成功地在航天器上實現了長時發電。當時美國能源部的空間與防御動力系統辦公室給出鑒定稱，“溫差發電已被證明為性能可靠，維修少，可在極端惡劣環境下長時間工作的動力技術”。近幾年來，溫差發電機不僅在特種和高科技方面，而且在民用方面也表現出了良好的應用前景。

在遠程空間探索方面，人們從上個世紀中葉以來不斷將目標投向更遠的星球，甚至是太陽系以外的遠程空間，這些環境中太陽能電池很難發揮作用，而熱源穩定，結構緊湊，性能可靠，壽命長的放射性同位素溫差發電系統則成為理想的選擇。因為一枚硬幣大小的放射性同位素熱源，就能提供長達20年以上的連續不斷的電能，從而大大減輕了航天器的負載，這項技術已先后在阿波羅登月艙、先鋒者、海盜、旅行者、伽利略和尤利西斯號宇宙飛船上得到使用。

此外，據德國《科學畫報》雜志報道，來自德國慕尼黑的一家芯片研發企業研究出的這種新型電池，主要由一個可感應溫差的硅芯片構成。當這種特殊的硅芯片正面“感受”到的溫度較之背面溫度具有一定溫差時，其內部電子就會產生定向流動，從而產生微電流。負責研發這種電池的科學家溫納·韋伯介紹說，“只要在人體皮膚與衣服等之間有5℃的溫差，就可以利用這種電池為一塊普通的腕表提供足夠的能量”。

雖然溫差發電已有諸多應用,但長久以來受熱電轉換效率和較大成本的限制,溫差電技術向工業和民用產業的普及受到很大制約。雖然最近幾年隨著能源與環境危機的日漸突出，以及一批高性能熱電轉換材料的開發成功，溫差電技術的研究又重新成為熱點，但突破的希望還是在于轉換效率的穩定提高。可以設想一下，在溫差電池技術成熟以后，我們的手機、筆記本電腦電池就可以利用身體與外界的溫度差發電，而大大延長其使用時間。