溫差發電是指利用海水的溫差進行發電。海洋不同水層之間的溫差很大，一般表層水溫度比深層或底層水高得多。發電原理是，溫水流入蒸發室之后，在低壓下海水沸騰變為流動蒸氣或丙烷等蒸發氣體作為流體，推動透平機旋轉，啟動交流電機發電；用過的廢蒸氣進入冷凝室被海洋深層水冷卻凝結，再進行循環。據估算，海洋溫差能一年約能發電15×108=15億千瓦。

在低級熱利用方面，溫差發電器也很有前途。低級熱，包括工業廢熱、垃圾燃燒熱、汽車排氣管的余熱、太陽熱、地熱、海洋熱能等，熱源的溫度范圍寬廣。采用溫差發電技術大規模利用低級熱，可以開發出結構簡單、維護少，而且是無公害的干凈能源。很多專家認為，溫差發電器利用這些熱能，可直接產生低壓大電流，如用于電解水制氫，是最好的低峰儲能方式之一。

溫差發電器的主要分類

1、按使用的熱源分類，溫差發電器可分為放射性同位素溫差發電器、核反應堆溫差發電器、烴燃料溫差發電器、低級熱溫差發電器等。

2、放射性同位素溫差發電器（RTG）是將放射性同位素（如Pu-238， Sr-90，Po-210等）的衰變熱能直接轉換成電能的溫差發電器。

3、核反應堆溫差發電器是將原子能反應堆中燃料裂變產生的熱能直接轉換成電能的溫差發電器。

4、烴燃料溫差發電器，燃燒氣體烴燃料或液體烴燃料產生的熱能直接轉換成電能的溫差發電器。

5、低級熱溫差發電器，將各種形式的低溫熱能（包括余熱、廢熱）直接轉換成電能的溫差發電器。

6、按工作溫度來分類，溫差發電器可分為高溫溫差發電器、中溫差發電器和低溫溫差發電器三大類。高溫溫差發電器，其熱面工作溫度一般在700℃以上，使用的典型溫差電材料是硅鍺合金（SiGe）;中溫溫差發電器，其熱面工作溫度一般在400℃～500℃，使用的典型溫差電材料是碲化鉛（PbTe）; 低溫溫差電器， 其熱面工作溫度一般在400℃以下，使用的典型溫差電材料是碲化鉍（Bi2Te3）。