ในระดับที่ง่ายที่สุดเทอร์โมเซลล์จะแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้า มีหลายวิธีในการแปลงความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าที่ใช้อยู่ในปัจจุบันเช่นที่เห็นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Thermocells สามารถแยกความแตกต่างจากอุปกรณ์ที่ใช้ในปัจจุบันโดยวิธีการแปลงจากพลังงานรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบเสร็จสมบูรณ์ thermocell ประกอบด้วยแอโนดและแคโทดซึ่งทั้งคู่เป็นขั้วไฟฟ้า อิเล็กโทรดเป็นวัสดุที่สามารถนำไฟฟ้าได้
การแปลงจากความร้อนเป็นกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนไหลภายในเทอร์โมเซลขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่สังเกตเห็นเป็นครั้งแรกในศตวรรษที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวปรัสเซียนที่ชื่อว่าโธมัสโยฮันน์เซเบค เขาสังเกตว่าวงจรที่ประกอบด้วยตัวนำโลหะที่แตกต่างกันสองตัวจะนำกระแสไฟฟ้าเมื่อพื้นที่ที่สอดคล้องกันซึ่งตัวนำสัมผัสถูกดูแลรักษาที่อุณหภูมิต่าง เมื่อความร้อนถูกนำไปใช้กับหนึ่งในสองตัวนำอิเล็กตรอนที่มีความร้อนจะไหลเข้าหาตัวทำความเย็น สิ่งนี้จะสร้างแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก แต่สามารถวัดได้ แม้ว่า Seebeck จะสันนิษฐานว่าเอฟเฟกต์ที่เขาสังเกตเห็นผิดปกตินั้นเป็นแม่เหล็ก แต่ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาแล้วว่ามันเป็นไฟฟ้า
ชนิดของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในเทอร์โมเซลเรียกอีกอย่างว่า รีดอกซ์ หรือปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและการลด ปฏิกิริยาทางเคมีประเภทนี้มีลักษณะของการสูญเสียหรือการได้รับตามลำดับของอิเล็กตรอนหนึ่งอะตอมหรือมากกว่าโดยอะตอมหรือโมเลกุล ในกรณีของเทอร์โมเซล (thermocells) คือการไหลของอิเล็กตรอนจากตัวนำความร้อนไปยังตัวนำความเย็นที่ผลิตกระแสไฟฟ้าหรือตัวนำความร้อนสูญเสียอิเล็กตรอนไปยังตัวทำความเย็น
แบตเตอรี่เซลล์สามัญยังผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้ปฏิกิริยารีดอกซ์ ซัลเฟตจากโลหะที่แตกต่างกันสองชนิดเช่นทองแดงและสังกะสีจะถูกนำมาสัมผัสดังนั้นปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นทำให้อิเล็กตรอนไหลจากจุดหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง กระแสไฟฟ้าที่สร้างกระแสในทิศทางตรงกันข้ามกับอิเล็กตรอน ปัจจุบันปฏิกิริยานี้ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า thermocell
ทั้งๆที่ความไร้ประสิทธิภาพในปัจจุบันมีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับการใช้เทอร์โมเซล นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการผลิตพลังงานในรูปแบบอื่น ๆ ยังคงผลิตความร้อนเหลือทิ้งจำนวนมาก เทอร์โมเซลล์เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ไม่กี่ตัวที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าจากความร้อนดังนั้นหนึ่งในเป้าหมายคือเทอร์โมเซลล์สามารถนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าในปริมาณที่สามารถใช้ได้
