Термоэлектрические преобразователи энергии (ТЭПЭ) применяются в холодильной технике, электроэнергетике, радиоэлектронике. Термоэлектрические преобразователи энергии могут функционировать в качестве генераторов электроэнергии, перерабатывая тепло в электроэнергию, и, точно также как и холодильники, преобразуя в холод электроэнергию.

Главная характеристика ТПЭ – эффективность переработки энергии, при генерировании электроэнергии определяемая как отношение выделяемой на определённой нагрузке электрической мощности к потоку текущей через преобразователь энергии тепла, а при охлаждении – как холодильный коэффициент, то есть отношение холодильной мощности к электрической энергии, которая потребляется.

наибольшая величина такой эффективности может быть определена с помощью безразмерной термоэлектрической полезностью материала ZT и увеличивается с возрастанием данного пункта.

Термоэлектрические преобразователи энергии по экологическим, эксплуатационным и техническим характеристикам, а также по удельной стоимости переработки энергии, помимо эффективности переработки энергии, превышают нынешние охлаждающие устройства компрессорного типа и генераторы электроэнергии. Поэтому ТЭ-приборы обрели свою нишу лишь в тех сферах техники, где наибольшие значения мощности ТПЭ не выше 500–1000 Вт, или там, где выдвинуты высокие пожелания к надежности, долговечности и высокой стойкости устройств к воздействиям извне, причем будущее увеличение областей использования ТПЭ можно связать с максимализацией ТЭ добротности материалов из полупроводников.

На рубеже XX и XXI веков были инициированы интенсивные исследования, направленные на повышение термоэлектрической добротности за счет перехода к низкоразмерным полупроводниковым структурам от объемных однородных материалов.