Solarzellen im Auge: Neue Hoffnung bei Sehkraftverlust?

Forscher arbeiten an Photovoltaik-Implantaten auf Galliumbasis, die bei Krankheiten wie Makuladegeneration zum Einsatz kommen könnten.

Einer der häufigsten Gründe für Erblindungen ist die Degeneration der sogenannten Photorezeptoren, also der Zellen, die die Wahrnehmung von Licht und Farbe regeln. Auslöser sind meistens Krankheiten wie Retinitis pigmentosa oder die weit verbreitete altersbedingte Makuladegeneration. Einen Therapieansatz könnten die Neuroprothetik bieten – Geräte, die mit dem Nervensystem interagieren, um verloren gegangene Funktionen wiederherzustellen. Ein bekanntes Beispiel ist das Cochlea-Implantat für gehörlose und hörgeschädigte Menschen, das Schall in elektrische Signale umwandelt. Eine internationale Forschergruppe an der australischen University of New South Wales arbeitet nun daran, dieses Prinzip auch bei Sehkraftverlust nutzbar zu machen. Dabei setzt sie auf Photovoltaik: winzige Solarpanel sollen das ins Auge einfallende Licht in elektrische Impulse verwandeln und die visuellen Informationen ohne Beteiligung der geschädigten Photorezeptoren an das Gehirn übertragen. Das Gerät könnte sich sogar selbst mit Strom versorgen, erklärt der beteiligte Forscher Dr. Udo Roemer; ein großer Vorteil, denn anders als etwa bei Elektroden wären keine Drähte und Kabel im Auge nötig.

Gallium als Material der Wahl: Mögliche Vorteile für Augen-Implantate  

Solarzellen zur Wiederherstellung des Sehvermögens würden bereits erforscht, so Roemer. Statt auf den bislang häufigsten Photovoltaikwerkstoff Silizium konzentrieren er und sein Team sich jedoch auf andere Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid und Galliumindiumphosphid, da die Eigenschaften dieser Materialien leichter zu steuern seien. Die Industrie nutzt sie zur Herstellung sogenannter Dünnschicht-Solarzellen; im Vergleich mit den marktbeherrschenden Dicksichtmodulen aus Silizium punkten sie mit einem wesentlich leichteren Gewicht und könnten künftig auch eine höhere Effizienz erreichen. 2021 sorgte das Fraunhofer-Institut ISE mit einer Galliumarsenid-Solarzelle, die einen Rekord-Wirkungsgrad von fast 69 Prozent erreichte, für Schlagzeilen (wir berichteten).

Auch die Bauweise dieser Solarpaneele spricht für einen möglichen Einsatz bei Sehkraftverlust, denn Galliumarsenid lasse sich Roemer zufolge viel leichter schichten als Silizium. Mehrere Lagen seien nötig, um genügend Spannung zur Stimulierung der Neuronen zu erzeugen. Zusätzlich könnte eine (Smart-)Brille erforderlich sein, die mit den Solarzellen zusammenarbeitet und das Lichtsignal verstärkt.

Die Forschung befinde sich Roemer zufolge in der Phase des „Proof of Concept“, die dem Nachweis der grundsätzlichen Machbarkeit dient. Bisherige Labortests seien gut verlaufen; bis die Technologie in die Netzhaut von Menschen mit degenerativen Augenkrankheiten implantiert werden könne, sei es jedoch noch ein weiter Weg.

Lesen Sie mehr: Einen anderen Ansatz zur Wiederherstellung des Sehvermögens, doch ebenfalls mit Gallium, haben kürzlich Forscher der Yonsei-Universität im südkoreanischen Seoul vorgestellt.