一、热电偶发电

热电偶发电是指利用热电效应将温差转化为电能的过程。热电偶发电依靠的是两种不同材质形成的热电偶接在一起，热电偶的一端加热，另一端为低温端，两端之间就会产生电压差，从而实现电能转化。热电偶发电的优点是结构简单，易于制造，但电能转化效率相对较低。

二、温差发电片

温差发电片是指采用热电材料和金属箔交替堆积组成的薄片，在温差作用下产生电能的一种器件。温差发电片主要原理是温差产生梯度，使热电材料两端具有不同的电势差，从而实现电能转化。温差发电片成品具有极高的效率和输出功率密度，应用范围广泛。

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▲温差发电片的结构和半导体制冷片的结构原理一样

1821年，赛贝克发现，把两种不同的金属导体接成闭合电路时，如果把它的两个接点分别置于温度不同的两个环境中，则电路中就会有电流产生。这一现象称为塞贝克(Seebeck)效应，这样的电路叫做温差电偶，这种情况下产生电流的电动势叫做温差电动势。例如，铁与铜的冷接头为1℃，热接头处为100℃，则有5.2mV的温差电动势产生。
用半导体制成的温差电池赛贝克效应较强，热能转化为电能的效率也较高，因此，可将多个这样的电池组成温差电堆，作为小功率电源。它的工作原理是，将两种不同类型的热电转换材料N型和P型半导体的一端结合并将其置于高温状态，另一端开路并给以低温时，由于高温端的热激发作用较强，空穴和电子浓度也比低温端高，在这种载流子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而在低温开路端形成电势差;如果将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块，就可得到足够高的电压,形成一个温差发电机。

塞贝克效应（Seebeck effect）又称作第一热电效应，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。一般规定热电势方向为：在热端电子由负流向正。
热电现象：在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流。相应的电动势称为热电势，其方向取决于温度梯度的方向。
塞贝克效应的成因可以简单解释为在温度梯度下导体内的载流子从热端向冷端运动，并在冷端堆积，从而在材料内部形成电势差，同时在该电势差作用下产生一个反向电荷流，当热运动的电荷流与内部电场达到动态平衡时，半导体两端形成稳定的温差电动势。半导体的温差电动势较大，可用作温差发电器。

温差电技术研究始于20世纪40年代，于20世纪60年代达到高峰，并成功地在航天器上实现了长时发电。当时美国能源部的空间与防御动力系统办公室给出鉴定称，“温差发电已被证明为性能可靠，维修少，可在极端恶劣环境下长时间工作的动力技术”。近几年来，温差发电机不仅在军事和高科技方面，而且在民用方面也表现出了良好的应用前景。
在远程空间探索方面，人们从上个世纪中叶以来不断将目标投向更远的星球，甚至是太阳系以外的远程空间，这些环境中太阳能电池很难发挥作用，而热源稳定，结构紧凑，性能可靠，寿命长的放射性同位素温差发电系统则成为理想的选择。因为一枚硬币大小的放射性同位素热源，就能提供长达20年以上的连续不断的电能，从而大大减轻了航天器的负载，这项技术已先后在阿波罗登月舱、先锋者、海盗、旅行者、伽利略和尤利西斯号宇宙飞船上得到使用。
此外，据德国《科学画报》杂志报道，来自德国慕尼黑的一家芯片研发企业研究出的这种新型电池，主要由一个可感应温差的硅芯片构成。当这种特殊的硅芯片正面“感受”到的温度较之背面温度具有一定温差时，其内部电子就会产生定向流动，从而产生微电流。负责研发这种电池的科学家温纳·韦伯介绍说，“只要在人体皮肤与衣服等之间有5℃的温差，就可以利用这种电池为一块普通的腕表提供足够的能量”。
虽然温差发电已有诸多应用,但长久以来受热电转换效率和较大成本的限制,温差电技术向工业和民用产业的普及受到很大制约。虽然最近几年随着能源与环境危机的日渐突出，以及一批高性能热电转换材料的开发成功，温差电技术的研究又重新成为热点，但突破的希望还是在于转换效率的稳定提高。可以设想一下，在温差电池技术成熟以后，我们的手机、笔记本电脑电池就可以利用身体与外界的温度差发电，而大大延长其使用时间。

三、热电偶发电和温差发电片的效率对比

1、热电偶发电的效率取决于热电偶的材质和温度差异。常见的热电偶材料有铜-铜镍、铬-铝，效率一般在2%左右。而温差发电片的效率取决于热电材料的选择和温差的大小，现在市面上常见的温差发电片效率可以达到15%~20%，甚至更高。因此，从效率上来看，温差发电片明显优于热电偶发电。

2、温差发电片发电效率
‌温差发电片的发电效率通常受到多种因素的影响，包括材料性能、温差大小、以及技术发展水平等。对于纯金属温差发电片，其发电效率可能受到限制，因为纯金属材料本身的热电性能可能不足以支持高效率的电力转换。例如，早期的温差发电机由‌前苏联在1942年研制成功，其发电效率仅为1.5%至2%。‌

然而，随着高性能热电转换材料的开发，温差发电技术的效率有所提高。例如，使用‌碲化铋等材料制成的温差发电片，在特定条件下可能实现更高的效率。尽管目前温差发电的效率一般不超过14%，但随着技术的进步，有望进一步提高。‌

此外，温差发电技术的实际应用中，如‌海洋温差发电，其能量转化效率已达到3%至4%，并且有潜力进一步提高至5%至6%甚至更高。这表明温差发电技术在未来有望实现更高的效率和更广泛的应用。

总的来说，热电偶发电和温差发电片都是应用广泛的温差发电技术，但它们的原理和效率有所不同。如果追求效率，温差发电片是更好的选择。