Η θερμοηλεκτρική ψύξη χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να δημιουργήσει διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο ειδών υλικού. Το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο είναι μια βάση για τη θερμοηλεκτρική ψύξη και χρησιμοποιείται σε θερμοηλεκτρικούς ψύκτες, αντλίες θερμότητας, θερμάστρες και θερμοηλεκτρικές γεννήτριες. Όταν ένα ρεύμα διαπερνά μια θερμοηλεκτρική συσκευή, η θερμότητα μεταφέρεται από τη μια πλευρά της στην άλλη. Το αποτέλεσμα μπορεί να έχει δύο τρόπους. Μπορεί να μετατρέψει τις διαφορές θερμοκρασίας σε ηλεκτρική τάση ή να χρησιμοποιήσει ηλεκτρισμό για να κάνει διαφορές θερμοκρασίας, το οποίο αναφέρεται ως φαινόμενο Peltier.
Μια αντλία θερμότητας Peltier, που ονομάζεται επίσης θερμοηλεκτρική αντλία θερμότητας, μεταφέρει θερμότητα από τη μια πλευρά της μονάδας στην άλλη. Θα εξάγει θερμική ενέργεια από τη μια πλευρά, η οποία το ψύχει, και θα βάλει αυτή τη θερμότητα στην άλλη πλευρά, η οποία τη θερμαίνει. Πρέπει να χρησιμοποιήσετε ψύκτρα διαφορετικά η συσκευή θα ζεσταθεί πολύ και θα τηγανιστεί μόνη της. Αυτές οι συσκευές μπορούν να δροσίσουν μπύρα, να ζεστάνουν τον καφέ, να λειτουργήσουν ένα μικρό ψυγείο ή να λειτουργήσουν ένα φούρνο θέρμανσης.
Οι θερμοηλεκτρικοί ψύκτες (TEC), ή τα θερμοηλεκτρικά συστήματα ψύξης, έχουν μια μήτρα σφαιριδίων ημιαγωγών μεταξύ δύο μεγάλων ηλεκτροδίων. Όταν συνδεθεί μεταξύ τους μια πηγή τάσης συνεχούς ρεύματος, η αρνητικά φορτισμένη πλευρά θα γίνει πιο δροσερή και η θετικά φορτισμένη πλευρά θα γίνει θερμότερη. Το αρνητικό ηλεκτρόδιο θα έχει επαφή με οτιδήποτε ψύχεται, όπως μια συσκευή ή εξάρτημα. Το θετικό ηλεκτρόδιο συνδέεται με μια ψύκτρα που θα διαχέει την ενέργεια.
Ένα θερμοηλεκτρικό σύστημα ψύξης μπορεί να βρεθεί σε πολλές συσκευές. Τέτοιες συσκευές βρίσκονται σε υπολογιστές για την ψύξη μικροεπεξεργαστών και ενισχυτών ισχύος. Χρησιμοποιούνται σε διαστημόπλοια για να μετριαστούν οι ακραίες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μεταξύ της σκοτεινής πλευράς και της ηλιόλουστης πλευράς. Μπορούν επίσης να βρεθούν σε φορητούς ψύκτες που χρησιμοποιούνται στην κατασκήνωση, σε διάφορα είδη ηλεκτρονικού εξοπλισμού όπως ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και σε αφυγραντήρες.
Μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια, από την άλλη πλευρά, είναι το αντίθετο από ένα θερμοηλεκτρικό ψυγείο, αλλά εξακολουθεί να χρησιμοποιεί το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο. Στη γεννήτρια, οι διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των δύο πλευρών της μονάδας χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Και οι δύο αυτές συσκευές είναι παρόμοιες στη δομή και τα υλικά που χρησιμοποιούνται.
Παρόλο που η θερμοηλεκτρική ψύξη είναι λιγότερο αποτελεσματική από την ψύξη, έχει ορισμένα ευδιάκριτα πλεονεκτήματα. Εάν απαιτείται ψύξη σε μικρή κλίμακα, τότε η θερμοηλεκτρική ψύξη μπορεί να είναι φθηνότερη και πιο πρακτική από την ψύξη. Δεν έχει μηχανικά κινούμενα μέρη, είναι φορητό, ανθεκτικό, διαρκεί πολύ και δεν χρειάζεται πολλή συντήρηση.