#Exa 8.1
#Find Steady state photocurrent density
#given data
NA=10**22 #in atoms/m**3
ND=10**22 #in atoms/m**3
De=25*10**-4 #in m**2/s
Dh=10**-3 #in m**2/s
TAUeo=500 #in ns
TAUho=100 #in ns
ni=1.5*10**16 #in atoms/m**3
VR=-10 #in Volt
epsilon=11.6*8.854*10**-12 #in F/m
e=1.6*10**-19 #in Coulamb
VT=26 #in mV
GL=10**27 #in m**-3 s**-1
#calculation
import math
Le=math.sqrt(De*TAUeo*10**-9) #in um
Le=Le*10**6 #in um
Lh=math.sqrt(Dh*TAUho*10**-9) #in um
Lh=Lh*10**6 #in um
Vbi=VT*10**-3*math.log(NA*ND/ni**2) #in Volt
Vo=Vbi #in Volt
VB=Vo-VR #in Volt
W=math.sqrt((2*epsilon*VB/e)*(1/NA+1/ND)) #in um
W=W*10**6 #in um
JL=e*(W+Le+Lh)*10**-6*GL #in A/cm**2
#Result
print "Steady state photocurrent density is ",round(JL/10**4,3),"A/cm**2"
#Exa 8.2
#Find Steady state photocurrent density
#given data
import math
W=25 #in um
PhotonFlux=10**21 #in m**2s**-1
alfa=10**5 #in m**-1
e=1.6*10**-19 #in Coulambs
#calculation
GL1=alfa*PhotonFlux #in m**-3s**-1
GL2=alfa*PhotonFlux*math.exp(-alfa*W*10**-6) #in m**-3s**-1
JL=e*PhotonFlux*(1-math.exp(-alfa*W*10**-6)) #in mA/cm**2
#Result
print"Steady state photocurrent density is ",round(JL/10,2),"mA/cm**2"
#Exa 8.3
#DEtermine Open circuit voltage .
#given data
NA=7.5*10**24 #in atoms/m**3
ND=1.5*10**22 #in atoms/m**3
De=25.0*10**-4 #in m**2/s
Dh=10.0**-3 #in m**2/s
TAUeo=500.0 #in ns
TAUho=100.0 #in ns
ni=1.5*10**16 #in atoms/m**3
VR=-10.0 #in Volt
epsilon=11.6*8.854*10**-12 #in F/m
e=1.6*10**-19 #in Coulamb
VT=26.0 #in mV
GL=10.0**27 #in m**-3 s**-1
#Calculation
import math
Le=math.sqrt(De*TAUeo*10**-9) #in m
Le=Le*10**6 #in um
Lh=math.sqrt(Dh*TAUho*10**-9) #in m
Lh=Lh*10**6 #in um
JS=e*(ni**2)*(De/(Le*10**-6*NA)+Dh/(Lh*10**-6*ND)) #in A/cm**2
JL=12.5 #in mA/cm**2
VOC=VT*math.log(1.0+((JL*10**-3)/(JS*10**-4))) #in Volt
#Result
print"Open circuit voltage is",round(VOC/1000,3),"V"
#Exa 8.4
#Find The total no. of cells required
#given data
Vout=28 #in Volts
Vcell=0.45 #in Volt
n=Vout/Vcell #Unitless
Iout=1 #in A
Icell=50 #in mA
#Calculation
m=Iout/(Icell*10**-3) #unitless
#Result
print"The total no. of cells required : ",round(m*n)
#Note : Answer in the book is wrong.