本发明涉及一种太阳能热电联供的一体化牛床垫料发酵装置，包括氧气收集系统、牛床垫料发酵系统和太阳能热电联供系统，氧气收集系统包括依次连通的吸气装置、用以从空气中分离氮气获得氧气的富氧塔及氧气存储罐；牛床垫料发酵系统包括依次连通的用于挤压牛粪以降低牛粪含水率的螺旋挤压式固液分离机、用于对牛粪进行发酵的立式发酵罐及用于烘干发酵后牛粪的热风烘干设备，氧气存储罐连通立式发酵罐以供氧；太阳能热电联供系统分别连接氧气收集系统和牛床垫料发酵系统，用于将太阳能转换为氧气收集系统和牛床垫料发酵系统所需电能和热能以供能。本发明基于空气提取牛粪发酵所需的氧气，利用太阳能光电光热制取牛粪垫料，绿色可持续。