熱電変換素子（ねつでんへんかんそし、Thermoelectric conversion element）とは、熱と電力を変換する素子。熱電素子の一種である。2種類の異なる金属または半導体を接合して、両端に温度差を生じさせると起電力が生じるゼーベック効果を利用する。大きな電位差を得るためにp型半導体、n型半導体を組み合わせて使用される。

熱電変換素子は、多数の素子を板状、または円筒状に組み合わせた熱電モジュールとして使用される。 熱電変換素子材料としては、

1. 常温から500Kまで・・・ビスマス・テルル系（Bi-Te系）
2. 常温から800Kまでは鉛・テルル系（Pb-Te系）
3. 常温から1000Kまではシリコン・ゲルマニウム系（Si-Ge系）

が使用されている。 熱電変換素子を利用した熱電発電は地上用発電、人工衛星用の電源として利用されている。

性能評価

熱電変換材料の評価方法に性能指数Z(${\displaystyle K^{-1}}$)、もしくは性能指数に絶対温度を掛けた無次元性能指数ZTがある。性能指数、無次元性能指数には以下の算出方法により算出され、実用化されるにはZT>1が必須条件となる。

• ${\displaystyle Z=}$${\displaystyle S^{2}\sigma \over \kappa }$
  • ${\displaystyle S}$：ゼーベック係数
  • ${\displaystyle \sigma }$：電気伝導率
  • ${\displaystyle \kappa }$：熱伝導率

• ${\displaystyle ZT=}$${\displaystyle S^{2}\sigma T \over \kappa }$
  • T:絶対温度

関連項目

• ゼーベック効果
• 電気抵抗率
• 熱伝導率
• ペルティエ効果
• ペルティエ素子
• 廃熱発電