בשנת 1834, הפיזיקאי הצרפתי, ג'אן פלטייה, Jean Peltier, גילה כי בעת העברת זרם חשמלי דרך מעגל העשוי מחומרים מוליכים שאינם זהים, אלקטרונים זורמים החוצה מתוך המוליך בו האלקטרונים קשורים באופן חלש יותר אל המוליך בו האלקטרונים יותר מקובעים ואז חום מרוכז בצומת אחת ומקורר בצומת אחרת.

 

תופעה זו קרויה "אפקט פלטייה". כיום מסתמכים על "אפקט פלטייה" במודולים תרמואלקטריים ((TEMs שהם משאבות חום יעילות ביותר, ההופכות ישירות חשמל להספק קירור.

המודול התרמואלקטרי מורכב ממערך של גבישים מוליכים למחצה (Bismuth Telluride) המחוברים חשמלית בטור ותרמית במקביל. גבישים אילו תחומים בין שני פלטות קרמיקה (כמו סנדוויץ').  כאשר מתח חשמלי מוזרם לתוך המודול התרמואלקטרי, נע החום מפלטה אחת שלו ("הצד הקר") לפלטה השנייה ("הצד החם") המקוררת באמצעות מפזר חום רגיל הכולל צלעות קירור ומאווררים (Heat sink).

 

לכל יישום ויישום נדרשת התאמה של המודולים ואופטימיזציה של המערכת. במערכת תרמואלקטרית עצמאית ניתן להגיע לטמפרטורות של מינוס 50 מעלות צלסיוס כאשר טמפרטורת הסביבה היא פלוס 30 מעלות צלסיוס. במערכות משולבות ניתן אף להגיע למינוס 100 מעלות צלסיוס. במצב חימום ניתן להגיע לחום של עד פלוס 180 מעלות צלסיוס.