Načela tankoslojnih sončnih celic

V kemični bateriji je neposredna pretvorba kemične energije v električno energijo posledica kemičnih reakcij, kot sta oksidacija in redukcija, ki spontano potekajo znotraj baterije in se izvajajo na dveh elektrodah. Negativno aktivno snov sestavljajo redukcijska sredstva z negativnim potencialom in stabilnostjo v elektrolitu, kot so cink, kadmij, svinec in druge aktivne kovine ter vodik ali ogljikovodiki. Pozitivno učinkovino sestavljajo oksidanti z večjim pozitivnim potencialom in stabilnostjo v elektrolitu, kot so manganov dioksid, svinčev dioksid, nikljev oksid in drugi kovinski oksidi, kisik ali zrak, halogeni in njihove soli, oksične kisline in njihove soli itd.

Elektroliti so materiali z dobro ionsko prevodnostjo, kot so kislina, baza, vodna raztopina soli, organska ali anorganska nevodna raztopina, staljena sol ali trden elektrolit. Ko je zunanje vezje odklopljeno, čeprav med poloma obstaja potencialna razlika (napetost odprtega vezja), ni toka in kemična energija, shranjena v bateriji, se ne pretvori v električno energijo. Ko je zunanje vezje zaprto, teče tok skozi zunanje vezje pod vplivom potencialne razlike med obema elektrodama.

Hkrati mora v bateriji, ker v elektrolitu ni prostega elektrona, prenos naboja spremljati reakcija oksidacije ali redukcije med aktivno snovjo in mejo elektrolita na obeh polih, pa tudi material migracija reaktantov in reakcijskih produktov. Prenos naboja v elektrolitu poteka tudi z migracijo ionov. Zato je normalen prenos naboja in proces prenosa materiala znotraj baterije nujen pogoj za zagotovitev normalne proizvodnje električne energije. Pri polnjenju je smer električnega in masnega prenosa znotraj baterije ravno nasprotna od praznjenja; Elektrodna reakcija mora biti reverzibilna, da se zagotovi normalen proces prenosa mase in električne energije v nasprotni smeri.