溫差電池是一種利用溫度差異將熱能直接轉化爲電能的裝置。
其工作原理基於塞貝克效應，即兩種金屬接成閉合電路時，在兩個接頭處保持不同的溫度會產生溫差電動勢，這種裝置通常被稱爲溫差電偶或熱電偶。金屬材料製成的溫差電偶產生的溫差電動勢較小，通常用於測量溫度差。然而，當多箇溫差電偶串聯時，它們可以形成一箇溫差電堆，用作小功率的電源，這種配置的裝置被稱爲溫差電池。使用半導體材料製成的溫差電池具有更強的溫差電效應。
此外，溫差電池的應用領域廣泛，包括衛星熱控制系統、地球物理勘探、無線傳感器網絡、紅外線探測器、熱源跟蹤和認證、微型製冷技術等。它們也可以把核能直接轉換成電能。