熱電材料以強烈或方便的形式表現出熱電效應。

該熱電效應是指由其中a現象溫度差產生的電位或電位產生的溫度差。這些現象更具體地稱為塞貝克效應（從溫差產生電壓）、珀爾帖效應（用電流驅動熱流）和湯姆森效應（當同時存在電流和溫度梯度時，導體內的可逆加熱或冷卻）。雖然所有材料都具有非零熱電效應，但在大多數材料中，它太小而無用。然而，具有足夠強的熱電效應（和其他所需特性）的低成本材料也被考慮用于包括發電和制冷在內的應用。最常用的熱電材料是基于碲化鉍（Bi2在3）。

熱電材料在熱電系統中用于特殊應用中的冷卻或加熱，并且正在研究作為一種從廢熱中再生電力的方法。

這些材料的生產方法可分為基于粉末和晶體生長的技術。基于粉末的技術提供了出色的能力來控制和保持所需的載體分布、粒度和組成。在晶體生長技術中，摻雜劑通常與熔體混合，但也可以使用氣相擴散。在區域熔化技術中，不同材料的圓盤堆疊在其他圓盤上，然后當移動加熱器引起熔化時，材料彼此混合。在粉末技術中，不同的粉末在熔化前以不同的比例混合，或者在壓制和熔化之前以不同的層堆疊。

有一些應用，例如電子電路的冷卻，需要薄膜。因此，也可以使用物理氣相沉積技術合成熱電材料。利用這些方法的另一個原因是設計這些階段并為批量應用提供指導。

3D打印技術的顯著提高使得通過3D打印制備熱電元件成為可能。熱電產品由吸熱發電的特殊材料制成。在嚴格受限的空間中擬合復雜幾何形狀的要求使3D打印成為理想的制造技術。在熱電材料生產中使用增材制造有幾個好處。增材制造允許對這些材料的設計進行創新，促進傳統制造工藝無法實現的復雜幾何形狀。它減少了生產過程中浪費的材料量，并通過消除可能耗時且昂貴的工具和原型制造的需要來縮短生產周轉時間。

有幾種主要的增材制造技術已成為生產熱電材料的可行方法，包括連續噴墨印刷、分配器印刷、絲網印刷、立體光刻和選擇性激光燒結。每種方法都有其自身的挑戰和局限性，尤其是與可以使用的材料類別和形式有關。例如，選擇性激光燒結(SLS)可用于金屬和陶瓷粉末，立體光刻(SLA)必須用于包含所選熱電材料的固體顆粒分散體的可固化樹脂，而噴墨印刷必須使用通常由以下材料合成的油墨將無機粉末分散到有機溶劑中或制成懸浮液。

通過增材制造生產熱電材料的動機是由于希望改善這些材料的性能，即增加它們的熱電品質因數ZT，從而提高它們的能量轉換效率。已經進行了研究，證明了通過增材制造生產的熱電材料的功效和材料特性。一種基于擠壓的增材制造方法被用來成功地打印出各種幾何形狀的碲化鉍(Bi2Te3)。該方法利用合成的全無機粘彈性油墨，使用Sb2Te2硫族金屬化物離子作為Bi2Te3的粘合劑基于粒子。該方法的結果表明，整個材料具有均勻的熱電特性，p型樣品的熱電品質因數ZT為0.9，n型樣品為0.6。還發現這種材料的塞貝克系數隨著溫度升高到200°C左右而增加。

還對使用選擇性激光燒結(SLS)生產熱電材料進行了開創性研究。松散的Bi2Te3粉末已通過SLS印刷，無需使用材料的預處理或后處理、基材的預成型或使用粘合劑材料。打印的樣品實現了88%的相對密度（相比之下，傳統制造的Bi2Te3的相對密度為92%）。掃描電子顯微鏡(SEM)成像結果顯示沉積材料層之間充分融合。盡管熔化區域內存在孔隙，但這是SLS制造的零件普遍存在的問題，這是由于在快速凝固過程中被困在熔化材料中的氣泡造成的。X射線衍射結果表明，激光熔化后材料的晶體結構完好。

還研究了樣品在高達500°C的高溫下的塞貝克系數、品質因數ZT、電導率和熱導率、比熱和熱擴散率。特別令人感興趣的是這些Bi2Te3樣品的ZT，發現其隨著溫度升高到300°C左右而降低，在300-400°C之間的溫度下略有增加，然后在溫度沒有進一步升高的情況下急劇增加。達到的最高ZT值（對于n型樣品）約為0.11。

使用SLS生產的樣品的體熱電材料特性與使用傳統制造方法生產的熱電材料具有可比的熱電和電特性。這是SLS熱電材料生產方法的首次成功應用。

熱電材料可用作冰箱，稱為“熱電冷卻器”或在控制其操作的珀爾帖效應之后的“珀爾帖冷卻器”。作為一種制冷技術，帕爾貼制冷遠不如蒸汽壓縮制冷常見。Peltier冷卻器（與蒸汽壓縮式冰箱相比）的主要優點是它沒有活動部件或制冷劑，并且尺寸小且形狀靈活（外形）。

珀耳帖冷卻器的主要缺點是效率低。據估計，在大多數應用中，需要ZT>3（大約20-30%卡諾效率）的材料來代替傳統的冷卻器。今天，珀爾帖冷卻器僅用于利基應用，尤其是小規模應用，在這些應用中效率并不重要。

熱電效率取決于品質因數ZT。ZT沒有理論上的上限，隨著ZT接近無窮大，熱電效率接近卡諾極限。然而，直到最近，還沒有已知的熱電體的ZT>3。2019年，研究人員報告了一種ZT介于5和6之間的材料截至2010年，熱電發電機服務于效率和成本不如可靠性、輕質和小尺寸重要的應用領域。

內燃機可捕獲燃料燃燒過程中釋放的能量的20-25%。提高轉換率可以增加里程數，并為車載控制和生物舒適（穩定控制、遠程信息處理、導航系統、電子制動等）提供更多電力。有可能轉移能量從發動機（在某些情況下）到汽車中的電氣負載，例如電動助力轉向或電動冷卻液泵操作。

熱電聯產發電廠將發電過程中產生的熱量用于替代用途。熱電可以在此類系統或太陽能熱發電中找到應用。