이식형 태양전지는 언젠가 시력 회복에 도움이 될 수 있습니다.
호주 연구진은 현재 시력 회복을 위해 수술로 눈 속에 삽입할 수 있는 초소형 이식형 태양전지 패널을 개발 중이며, 이를 위해 새로운 물질을 활용하고 있습니다.
망막에서 감지한 빛을 시신경을 통해 뇌로 전달되어 추가 처리를 위해 전기 자극으로 변환하는 역할을 하는 광수용체 뉴런이 당면한 과제에 관여합니다.
나이가 들면서 발생하는 시력 저하는 주로 노화, 질병, 부상 등 다양한 요인으로 인해 망막 내 광수용체 세포가 손상되기 때문입니다. 이러한 현상의 대표적인 예로 전 세계 노인 실명의 가장 흔한 원인이 되고 있는 연령 관련 황반변성(AMD)이 있습니다. AMD는 빛을 감지하고 뇌로 신호를 전달하는 광수용체 세포의 파괴로 인해 중심 시력이 점진적으로 저하되는 것이 특징입니다.
전도성 와이어를 사용하여 안구 구조에 직접 전기 에너지를 공급하는 것은 불편함을 유발하고 눈의 자연스러운 생물학적 과정을 방해할 가능성이 있기 때문에 불완전한 접근 방식임에 틀림없습니다.
이식형 태양전지: 안구 임플란트를 사용하여 시력에 필요한 전기 신호를 생성하여 눈 손상을 우회하는 것이 가능할 수 있습니다. 과학자들은 이미 이러한 기술을 시험하고 있지만, 시스템에 전력을 공급하는 가장 좋은 방법을 찾는 것이 이 연구의 중요한 부분입니다.
눈에 전선을 넣어 전력을 공급하는 것은 이상적인 해결책이 아니기 때문에 일부에서는 이식형 태양전지 - 빛이 눈에 들어가 망막에 이식된 태양전지에 닿아 시각에 필요한 전기 신호로 변환될 수 있도록 하는 방법을 모색하고 있습니다.
새로운 소식은? 이 실험에 사용된 태양전지는 보통 태양광 발전소의 전지와 동일한 물질인 실리콘 로 만들어지지만, 뉴사우스웨일스 대학교(UNSW)의 태양광 발전 전문 엔지니어인 우도 로머는 갈륨 비소를 사용하여 다른 접근 방식을 취하고 있습니다.
현재는 이러한 소자를 수직으로 배열하는 다양한 방법을 모색하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
우도 로머
앞서 언급한 반도체 물질은 실리콘에 비해 약간의 비용 프리미엄이 있지만, 높은 에너지 변환 수율로 인해 태양광 부문에서 널리 사용되고 있으며 견인력이 뛰어나다는 장점이 있습니다.
“뉴런을 자극하려면 태양전지 하나에서 얻는 전압보다 더 높은 전압이 필요합니다.“라고 Roemer는 말합니다. “광수용체를 픽셀이라고 상상한다면, 뇌로 보낼 수 있는 충분한 전압을 생성하려면 3개의 태양전지가 필요합니다.”
갈륨 비소와 같은 보다 실현 가능한 물질을 활용하면 실리콘을 사용할 때보다 훨씬 더 간단한 방식으로 이러한 구성 요소를 계층적으로 구성할 수 있는 가능성을 탐색할 수 있습니다.
태양광이 이러한 광전지의 효과적인 작동을 위해 충분한 강도를 제공하지 못할 수 있습니다.
우도 로머
이식형 태양전지는 기존의 안구 유선 장치에 비해 편리함을 제공할 수 있지만, 로머의 제안처럼 이러한 기술은 시력을 효과적으로 회복하기 위해 외부 하드웨어의 추가 지원이 필요할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
적층형 태양전지가 제공하는 장점에도 불구하고, 이러한 태양전지가 망막 내에 삽입될 경우 태양광의 강도만으로는 작동에 충분하지 않을 수 있다는 점을 인식하는 것이 중요합니다.
개인은 망막 뉴런의 지속적인 활성화를 위해 햇빛 신호를 강화할 수 있는 태양광 전지와 완벽하게 통합되는 시각 보조 장치 또는 지능형 안경과 같은 안구 액세서리를 활용해야 할 수도 있습니다.
로머의 연구팀은 약 1제곱센티미터 크기의 제한된 공간에 두 개의 광전지를 조립하는 데 성공했습니다. 다음 단계는 세 번째 레이어를 통합하기 전에 이 구성을 소형화하는 것입니다.
시력을 회복할 수 있는 기술을 개발하려면 아직 상당한 노력이 필요하지만, 연구진은 전임상 시험 결과가 안구 패치의 크기를 표준 필기구의 펜촉 크기와 거의 같은 약 2밀리미터 제곱으로 줄여 궁극적으로 사람에게 적용하려는 목표를 달성하는 데 좋은 징조라고 낙관하고 있습니다.
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