IEC 60904-1:2020

Photovoltaic devices - Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics

IEC 60904-1:2020 describes procedures for the measurement of current-voltage characteristics (I-V curves) of photovoltaic (PV) devices in natural or simulated sunlight. These procedures are applicable to a single PV solar cell, a sub-assembly of PV solar cells, or a PV module. This document is applicable to non-concentrating PV devices for use in terrestrial environments, with reference to (usually but not exclusively) the global reference spectral irradiance AM1.5 defined in IEC 60904-3.
This third edition cancels and replaces the second edition published in 2006. The main changes with respect to the previous edition are as follows:
- Updated scope to include all conditions.
- Added terms and definitions.
- Reorganised document to avoid unnecessary duplication.
- Added data analysis clause.
- Added informative annexes (area measurement, PV devices with capacitance, dark I-V curves and effect of spatial non-uniformity of irradiance).

Dispositifs photovoltaïques - Partie 1: Mesurage des caractéristiques courant-tension des dispositifs photovoltaïques

l’IEC 60904-1:2020 décrit les procédures pour le mesurage des caractéristiques/courant-tension (courbes I-V) des dispositifs photovoltaïques (PV) sous éclairement solaire naturel ou simulé. Ces procédures sont applicables aux cellules solaires individuelles PV, aux sous-ensembles de cellules solaires PV ou aux modules PV. Le présent document s’applique aux dispositifs PV sans concentration destinés à être utilisés dans des environnements terrestres, en référence (habituellement mais pas exclusivement) à l’éclairement énergétique spectral de référence global AM1.5 défini dans l’IEC 60904-3.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition parue en 2006. Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
- Mise à jour du domaine d’application pour inclure toutes les conditions.
- Ajout d’un article "Termes et définitions".
- Réorganisation du document pour éviter les doublons inutiles.
- Ajout d’un article "Analyse des données".
- Ajout d’annexes informatives (mesurage de la surface, dispositifs PV à capacité, courbes I-V dans l’obscurité et effet de la non-uniformité spatiale de l’éclairement énergétique).

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 24-Sep-2020
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 25.040.40 - Industrial process measurement and control
• ICS: 27.160 - Solar energy engineering
• Technical Committee: TC 82 - Solar photovoltaic energy systems
• Drafting Committee: WG 2 - TC 82/WG 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 02-Oct-2020
• Completion Date: 25-Sep-2020

Relations

• Revises: IEC 60904-1:2006 - Photovoltaic devices - Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 60904-1 ®
Edition 3.0 2020-09
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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Photovoltaic devices –
Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics

Dispositifs photovoltaïques –
Partie 1: Mesurage des caractéristiques courant-tension des dispositifs
photovoltaïques
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Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics

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Partie 1: Mesurage des caractéristiques courant-tension des dispositifs

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INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 27.160 ISBN 978-2-8322-8814-6

– 2 – IEC 60904-1:2020 © IEC 2020
CONTENTS
FOREWORD . 4
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms and definitions . 7
4 General requirements . 8
4.1 General . 8
4.2 Measurements . 9
4.3 Stabilisation . 10
4.4 Equivalence to steady-state performance . 10
4.5 Reporting conditions . 10
4.6 Translation from test conditions to reporting conditions . 11
5 Apparatus . 11
6 Measurements in natural sunlight . 12
6.1 General . 12
6.2 Test procedure . 13
7 Measurement in simulated sunlight . 14
7.1 General . 14
7.2 Test procedure . 15
8 Data analysis . 16
8.1 Translation from test conditions to reporting conditions . 16
8.2 Extracting I-V curve parameters . 17
8.3 Evaluating measurement uncertainty. 17
9 Test report . 18
Annex A (informative) Device area measurement . 19
A.1 General . 19
A.2 Definition of device area . 19
A.2.1 General . 19
A.2.2 Total area (A ) . 19
t
A.2.3 Aperture area (A ) . 19
ap
A.2.4 Designated illumination area (A ) . 19
da
A.3 Area measurement of PV devices . 19
Annex B (informative) Measurement of current-voltage characteristics for PV devices
with capacitance . 22
B.1 General . 22
B.2 Definitions. 22
B.3 Relative error due to capacitance . 22
B.4 Methodologies to suppress the measurement error . 24
B.4.1 General . 24
B.4.2 Measurement at steady-state conditions . 24
B.4.3 Measurement at quasi-steady-state conditions . 25
B.4.4 Common methods for characterisation of capacitive PV devices . 25
B.5 Report. 26
B.6 Reference documents . 26
Annex C (informative) Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics
without illumination (dark I-V). 28

C.1 General . 28
C.2 Apparatus . 29
C.3 Procedure . 29
C.3.1 General . 29
C.3.2 Dark I-V curve measurements . 30
Annex D (informative) Influence of spatial non-uniformity of irradiance on I-V curve
parameters . 31
D.1 General . 31
D.2 Reference documents . 32
Bibliography . 33

Figure 1 – Schematic current-voltage characteristic (I-V curve) depicting typical I-V
curve parameters short-circuit current (I ), open-circuit voltage (V ), maximum
sc oc
power (P ), voltage at maximum power (V ) and current at maximum power
max Pmax
(I ). 8
Pmax
Figure 2 – Schematic power-voltage characteristic (P-V curve) depicting typical I-V
curve parameters open-circuit voltage (V ), maximum power (P ) and voltage at
oc max
maximum power (V ) . 9
Pmax
Figure A.1 – PV module (rectangular) . 20
Figure A.2 – PV module of different geometries (pentagon, trapezoid) . 20
Figure A.3 – PV cell (cut corners) . 21
Figure A.4 – PV cell (rounded corners, circle) . 21
Figure B.1 – Equivalent circuit diagram for device exhibiting a capacitance effect . 23
Figure B.2 – Three I-V curves (steady-state, forward sweep and reverse sweep)
showing the effect of device capacitance on the curve shape . 23
Figure B.3 – Deviation of maximum power (P ) determined from I-V curve due to
max
the effect of device capacitance with respect to steady-state result as a function of
sweep rate . 24
Figure C.1 – I-V characteristics without illumination (dark I-V curve) . 28
Figure C.2 – I-V characteristics under illumi
...