Der Begriff Zelle (cell) bezeichnet in den Materialwissenschaften eine abgegrenzte, häufig modular wiederholbare Grundeinheit eines Systems, in der spezifische physikalische, chemische oder elektrochemische Prozesse ablaufen. Zellen dienen dabei sowohl als strukturelle Beschreibungseinheit (z.B. Einheitszelle im Kristall) als auch als funktionale Baueinheit (z.B. elektrochemische Zelle).

In der elektrochemischen Energietechnik steht die Zelle für die kleinste funktionale Einheit eines Batteriesystems, einer Brennstoffzelle oder einer photoelektrochemischen Zelle. Sie umfasst typischerweise zwei Elektroden, einen Elektrolyten sowie gegebenenfalls eine Separator- und Stromableiterstruktur. Das Zellen-Design (z.B. Durchflusszelle, Kollisions‑/Reaktionszelle) bestimmt Transportphänomene, Reaktionskinetik, Wärmeabfuhr und damit Leistungsdichte, Effizienz und Lebensdauer des Gesamtsystems.

Im Bereich der Festkörperstruktur beschreibt die Einheitszelle die kleinste raumfüllende Volumeneinheit eines Kristalls, aus der durch Translation das gesamte Gitter generiert wird. Ihre Symmetrieeigenschaften und Gitterparameter sind grundlegend für elastische, elektrische, optische und diffusionsrelevante Eigenschaften eines Werkstoffs. Das gezielte Design der Einheitszelle – etwa durch Substitution, Defektengineering oder Gitterspannungen – ist ein zentrales Werkzeug zur Eigenschaftsoptimierung.

Biologische und künstliche Zellen (z.B. mesenchymale Stammzellen, synthetische Vesikelstrukturen) gewinnen für biomimetische Materialien, Gewebeersatz und funktionale Grenzflächen zunehmende Bedeutung. Hier steht die Kontrolle von Zell–Material‑Wechselwirkungen, Oberflächentopographie sowie mechanischer und chemischer Mikroumgebung im Fokus.