El núcleo de las celdas de almacenamiento de energía de cambio de fase es el material de cambio de fase. Estos materiales sufren un cambio de fase a temperaturas específicas (como de sólido a líquido), absorbiendo o liberando una gran cantidad de calor latente durante este proceso, regulando así la temperatura ambiente. Por ejemplo, en un entorno de alta-temperatura, el material de cambio de fase absorbe calor y se funde, lo que reduce la temperatura circundante; en un ambiente de baja-temperatura, el material se solidifica y libera calor, manteniendo una temperatura estable.
