一、熱電偶發電

熱電偶發電是指利用熱電效應將溫差轉化為電能的過程。熱電偶發電依靠的是兩種不同材質形成的熱電偶接在一起，熱電偶的一端加熱，另一端為低溫端，兩端之間就會產生電壓差，從而實現電能轉化。熱電偶發電的優點是結構簡單，易于制造，但電能轉化效率相對較低。

二、溫差發電片

溫差發電片是指采用熱電材料和金屬箔交替堆積組成的薄片，在溫差作用下產生電能的一種器件。溫差發電片主要原理是溫差產生梯度，使熱電材料兩端具有不同的電勢差，從而實現電能轉化。溫差發電片成品具有極高的效率和輸出功率密度，應用范圍廣泛。

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▲溫差發電片的結構和半導體制冷片的結構原理一樣

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。

塞貝克效應（Seebeck effect）又稱作第一熱電效應，是指由于兩種不同電導體或半導體的溫度差異而引起兩種物質間的電壓差的熱電現象。一般規定熱電勢方向為：在熱端電子由負流向正。
熱電現象：在兩種金屬A和B組成的回路中，如果使兩個接觸點的溫度不同，則在回路中將出現電流，稱為熱電流。相應的電動勢稱為熱電勢，其方向取決于溫度梯度的方向。
塞貝克效應的成因可以簡單解釋為在溫度梯度下導體內的載流子從熱端向冷端運動，并在冷端堆積，從而在材料內部形成電勢差，同時在該電勢差作用下產生一個反向電荷流，當熱運動的電荷流與內部電場達到動態平衡時，半導體兩端形成穩定的溫差電動勢。半導體的溫差電動勢較大，可用作溫差發電器。

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，溫差發電機不僅在軍事和高科技方面，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。

三、熱電偶發電和溫差發電片的效率對比

1、熱電偶發電的效率取決于熱電偶的材質和溫度差異。常見的熱電偶材料有銅-銅鎳、鉻-鋁，效率一般在2%左右。而溫差發電片的效率取決于熱電材料的選擇和溫差的大小，現在市面上常見的溫差發電片效率可以達到15%~20%，甚至更高。因此，從效率上來看，溫差發電片明顯優于熱電偶發電。

2、溫差發電片發電效率
‌溫差發電片的發電效率通常受到多種因素的影響，包括材料性能、溫差大小、以及技術發展水平等。對于純金屬溫差發電片，其發電效率可能受到限制，因為純金屬材料本身的熱電性能可能不足以支持高效率的電力轉換。例如，早期的溫差發電機由‌前蘇聯在1942年研制成功，其發電效率僅為1.5%至2%。‌

然而，隨著高性能熱電轉換材料的開發，溫差發電技術的效率有所提高。例如，使用‌碲化鉍等材料制成的溫差發電片，在特定條件下可能實現更高的效率。盡管目前溫差發電的效率一般不超過14%，但隨著技術的進步，有望進一步提高。‌

此外，溫差發電技術的實際應用中，如‌海洋溫差發電，其能量轉化效率已達到3%至4%，并且有潛力進一步提高至5%至6%甚至更高。這表明溫差發電技術在未來有望實現更高的效率和更廣泛的應用。

總的來說，熱電偶發電和溫差發電片都是應用廣泛的溫差發電技術，但它們的原理和效率有所不同。如果追求效率，溫差發電片是更好的選擇。