Termoelektriline protsess on soojuse otsene muundamine elektriks ja uuesti objekti kuumutamisel või jahutamisel. Termoelektrilisi materjale saab kasutada temperatuurimuutuste mõõtmiseks, objekti tegeliku temperatuuri muutmiseks ja elektrilaengu tekitamiseks, mida saab kasutada elektrienergia tootmiseks. 2011. aastal olid termoelektrilised materjalid liiga ebatõhusad, et olla kasulikud, kuid autoinsenerid üritavad neid kasutada, et koguda sõidukist raisatud soojusenergiat ja muuta see kasutatavaks elektrienergiaks. Teadlased püüavad suurendada termoelektriliste materjalide tõhusust, et muuta need ökonoomsemaks, et neid saaks kasutada odavate ja tõhusamate külmikute, kliimaseadmete ja muude jahutust vajavate seadmete loomiseks.
Termoelektrilised protsessid tekivad Peltieri efekti tõttu, mis on erinevaid pooljuhte sisaldavate elektriahelate vastassuunaliste ristmike jahutamine ja kuumutamine. Termoelektrilisi materjale võib kasutada jahutusseadmete loomiseks või jahutamiseks. Üks levinumaid tänapäeval kasutatavaid termoelektrilisi materjale on vismuttelluriid, kallis ühend, mis võib maksta kuni 1,000 USA dollarit (USD) naela (2,000 USD/kg) kohta. Kui see on korralikult ettevalmistatud, tekitab see termoelektriline materjal usaldusväärseid temperatuurimuutusi vahemikus 14 kuni 266 kraadi F (-10 kuni 130 kraadi C). Termoelektrilised süsteemid töötavad usaldusväärselt ja täpselt ilma tavapäraste kütte-, jahutus- ja jahutussüsteemide müra ning ilma keskkonnale kahjulike klorofluorosüsivesiniketa (CFC).
Riiklik lennundus- ja kosmoseamet (NASA) on mitu aastat kasutanud termoelektriliste materjalide jõudu kosmosesondide toiteks kosmose kõige sügavamates piirkondades, nii kaugel päikesest, et päikesepaneelid on kasutud. Protsess hõlmab tuumamaterjali sisestamist radioisotoopsoojusgeneraatorisse, milles radioloogiline lagunemine toodab soojusenergiat, mis seejärel muundatakse sondi toiteks elektrienergiaks. See on sama protsess, mida autoinsenerid püüavad kasutada automootorite heitgaasisoojust – soojust, mida saab muundada elektrienergiaks, et autot toita.
Termoelektriliste materjalide uurimis- ja arendustegevust viib läbi Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) Energy Frontier Research Center. Seal on teadlased ja teadlased teinud mõned üsna olulised avastused, näiteks termilise häire ja elektrooniliste struktuuride ühendamine piiratud temperatuuril. Praegused väljakutsed selles valdkonnas on tõhusamate termoelektriliste võimetega uute, seni avastamata materjalide tuvastamine või sünteesimine. Edusammud selles valdkonnas võivad võimaldada välja töötada materjale, mis toodavad heitsoojusest elektrit, pakkudes säästvat globaalset energialahendust.