什么是热电发电
基础物理知识告诉我们：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式。自能量守恒定律（热力学第一定律） 提出以来，工程师一直在探索将能量转化为更便于人类利用的形式。
热电发电便是其中一种方式：将热能直接转换成电能。该现象由托马斯・塞贝克首次发现，这种热能直接生电的物理效应被称为塞贝克效应，如今已在热电发生器 这类固态器件中实现商用落地。
TEG 相关技术直到 20 世纪才开始快速发展，首款商用产品于 1960 年问世。如今，TEG 已广泛应用于各行各业。
什么是热电发生器（TEG）模块
热电发生器模块简称 TEG 模块，依托热电效应工作：利用材料两端的温差产生电压，反之也可由电压产生温差。
热电效应包含三种关联物理现象：
塞贝克效应：两种不同材料存在温度梯度时产生电能；
珀尔帖效应：电流流经两种金属结点时，结点会产生吸热或放热现象；
汤姆逊效应：依据电流流向，材料自身产生吸热或放热。
热电发生器与热电制冷器有何区别
热电技术中最容易混淆的概念：
TEG 热电发生器利用塞贝克效应；
TEC 热电制冷器利用珀尔帖效应。
二者原理相近、用途不同：一个用于发电，一个用于固态制冷。
两类器件结构设计有差异，但所用基础材料相近（均为掺杂半导体）。
材料虽相近，但设计定位完全不同：
TEG：针对大温差、高能效设计，核心目标是最大化输出功率；
TEC：以优化吸热与散热为目标，常采用特种陶瓷与铜材提升制冷效率。
想深入了解珀尔帖制冷片，可阅读我们专题文章《如何选型珀尔帖模块》。
简单区分：
若要利用热能发电，选 TEG 模块；
若要主动制冷、恒温控温，选 TEC / 珀尔帖模块。
热电发生器的工作原理
现代热电发生器中，半导体冷热两端存在温差时，载流子（电子） 会从热端向冷端移动。
TEG 模块内部由多对 N 型、P 型半导体（常见材料为碲化铋）组成，夹在热端面与冷端面之间：
N 型半导体：电子由热端流向冷端；
P 型半导体：空穴（电子缺失）同样由热端流向冷端。
载流子定向流动形成电势差（电压），进而输出可用电流，输出电压与材料两端温差成正比。
TEG 非常适合存在废热的场景（如工业流程），回收原本白白损耗的热能；也可用于太空探测器等偏远场景，在太阳能不足时，利用放射性衰变产生的热能发电。
配图说明：热电发生器由 N 型与 P 型半导体构成，温差下产生电压；内部采用 N 型、P 型交替排布结构。
TEG 模块发电的优势
废热回收利用：把废弃热能转化为电能，节能环保、提升系统能效；
全固态无运动部件：可靠性高、运行静音、免维护；
体积紧凑：可适配狭小安装空间；
电压电流规格丰富：无需外接市电即可独立供电，适合野外、偏远场景，可替代电池供电系统。
TEG 模块应用面临的挑战
依赖环境温差：必须具备稳定冷热端温差才能达到额定输出，适用场景受限；
能量转换效率偏低：相比其他发电方式效率不高，平均约 10% 左右。
TEG 重要参数规格与性能曲线
将 TEG 集成到系统设计时，需关注影响性能的关键参数。
冷热端温差记作 ΔT，是 TEG 发电的核心条件，但规格书一般不会直接标注 ΔT。厂商通常给出 Tmax（最高安全工作温度），而非最佳工作工况。
选型评估需重点关注这些电气参数：
开路电压、匹配负载输出电压、匹配负载电流、匹配负载功率、匹配负载内阻。
这些参数能直观反映 TEG 在匹配冷热负载下的实际输出表现。
TEG 性能曲线以热端温度、冷端温度为变量，绘制各类电气参数变化曲线，作用包括：
确定最佳工作点、优化系统设计、横向对比不同 TEG 型号、排查系统设计问题。
常用核心性能曲线（Th 代表热端温度）：
开路电压 — 热端温度曲线：无负载时最大输出电压，带载后电压会下降；
匹配负载内阻 — 热端温度曲线：不同温差下 TEG 等效内阻；
匹配负载电压 — 热端温度曲线：额定匹配负载下的输出电压；
匹配负载电流 — 热端温度曲线：额定匹配负载下的输出电流；
匹配负载功率 — 热端温度曲线：额定输出功率。
电压、电流、功率三者遵循欧姆定律，已知任意两项即可算出第三项。
配图：TEG 热端结温与电气参数关系性能曲线示例
性能曲线峰值功率点，通常对应最佳匹配负载电阻；效率曲线则反映转换效率随温差、负载电阻的变化规律。
曲线图 X 轴为热端温度，多条曲线代表不同冷端温度；Y 轴为对应电气性能指标。
如何根据应用选型热电发生器
选型步骤：
先确定应用场景中 TEG 的冷端温度 Tc与热端温度 Th；
对照规格书中匹配负载电压、电流、功率曲线，核算实际输出能力。
选型示例
以 Same Sky SPG176-56 热电模块为例：
冷端 Tc = 30℃，热端 Th = 200℃，计算输出参数。
步骤 1：查匹配负载电压曲线
横轴找到 200℃，垂直向上与 Tc=30℃曲线相交，水平对应纵轴电压：5.9 V。
步骤 2：查匹配负载电流曲线
同方法读出输出电流：1.553 A。
步骤 3：由欧姆定律计算输出功率
输出功率 ≈ 9.16 W，也可直接对照功率曲线验证。
步骤 4：查匹配负载内阻曲线
同工况下模块等效内阻约 3.8 Ω。
TEG 完全遵循欧姆定律，参数呈线性关系，可通过任意曲线组合核算输出性能。
以上为标准工况简易选型；若温差非理想、负载不匹配，需依靠性能曲线确定实际工作性能与边界条件。
若所需冷端温度不在现有曲线档位，可采用插值法估算。
热电发生器的适用场景
凡是需要偏远独立供电或废热回收增效的场景，均可使用 TEG。
产品分为大功率型与微型型：
大型 TEG：输出几瓦至数百瓦，多用于工业场景；
微型 TEG：输出毫瓦至数瓦，适配低功耗设备。
典型应用：
消费级低功耗设备（可穿戴电子）
太空探测器与航空航天
工业废热回收
太阳能发电系统
物联网传感器
汽车发动机热能回收
工业电子设备
暖通空调系统（HVAC）
医疗健康监测设备
军用装备系统
科学仪器
通信基站设备
总结
热电发生器模块利用热电效应，依靠器件两端温差产生可用电能。与热电制冷器类似，只要工况匹配，就能实现高效稳定工作。
TEG 拥有丰富的输出功率与效率规格，可实现设备便携供电、野外离线供电、工业废热回收，为产品设计增值。
如需器件选型，可查看 Same Sky 全系列热电发生器模块，覆盖多种尺寸与功率等级。
核心要点
热电发电基于塞贝克效应，直接将热能转换为电能；
TEG 为全固态无运动部件器件，依靠温差发电；
TEG 利用塞贝克效应发电，TEC 利用珀尔帖效应制冷；
TEG 可回收废热、静音免维护，适合偏远离网供电场景；
TEG 依赖稳定温差，常规能量转换效率约 10%；
关键参数：最高工作温度 Tmax、匹配负载电压 / 电流 / 功率 / 内阻；
性能曲线是匹配工况、选型设计、参数核算的重要依据；
典型应用：可穿戴设备、航空航天、工业余热回收、物联网传感器、医疗设备、车载系统等。