แกนหลักของเซลล์เก็บพลังงานเปลี่ยนเฟสคือวัสดุเปลี่ยนเฟส วัสดุเหล่านี้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสที่อุณหภูมิเฉพาะ (เช่น จากของแข็งเป็นของเหลว) โดยดูดซับหรือปล่อยความร้อนแฝงจำนวนมากในระหว่างกระบวนการนี้ ดังนั้นจึงเป็นการควบคุมอุณหภูมิโดยรอบ ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- วัสดุที่เปลี่ยนเฟสจะดูดซับความร้อนและละลาย ส่งผลให้อุณหภูมิโดยรอบลดลง ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- วัสดุจะแข็งตัวและปล่อยความร้อนออกมา เพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่
