Thermoelektrische Generatoren beruhen auf einem Effekt, den der Physiker Thomas Johann Seebeck bereits 1821 entdeckt hat: Befestigt man die beiden Kontaktstellen zweier elektrischer Leiter oder Halbleiter auf Elementen unterschiedlicher Temperatur, so entsteht eine elektrische Spannung, die von der Temperaturdifferenz abhängt. Kommerzielle thermoelektrische Generatoren bestehen aus Thermopaaren von je einem n-dotierten (Elektronenleiter, n-Typ) und einem p-dotierten Halbleiter (Lochleiter, p-Typ). Aufgrund des Seebeck-Effekts werden durch das Temperaturgefälle in dem n-dotierten Schenkel die negativ geladenen Elektronen und im p-dotierten Schenkel die positiven Ladungen in Richtung der kalten Seite des Moduls getrieben, wodurch zwischen den beiden Schenkeln eine elektrische Spannung entsteht. Tatsächlich müssen zahlreiche Thermopaare elektrisch in Reihe geschaltet werden, damit die elektrische Spannung für eine praktische Nutzung ausreicht.
