熱電模塊是一種半導體電子元件，也被稱為作佩爾蒂耶帕爾帖熱電冷却元件或熱電元件，並作是一種緊湊型的熱泵運行装置。
當直流電流流通過時，熱量會從熱電模塊的一側移動到另一側。這種現象被稱為"佩爾蒂耶帕爾帖效應"。這種現象使熱電模塊的一側冷卻，同時，另一側被加熱（見参照下面的圖1）。此外，可以透過反轉直流電源的極性來將反轉這種現象，並在相反的方向上產生熱量傳遞（見参照下面的圖2）。因此，熱電模塊可以根據使用條件用於冷卻和或加熱目的，具體取決於使用條件。同時、通過與傳感器和控制器的組合使用，可以實現精確準的溫度控制。
此外，通過在熱電模塊的前後兩側添加的溫度差可以取出産生電能的事實被稱為"塞貝克效應"（見参照下面的圖3）。溫度差越大，生成的電能越多。
熱電模塊作為一種環境發電用熱電發電模塊（塞貝克元件）運行，近年倍受矚目用於近年來受到關注的能量收集。由於這種發電方式是不需要是像火力發電或和核能發電一様使用蒸汽來驅動渦輪機的系統，而是由於熱電發電模塊的溫差直接產生電力，並且由於不需要透過燃燒即可産生熱源，對環境的影響較低，因此在未來作為CO2減排措施的一部分使用的潛力很大。