Sendo bem simplista, Polyfill seria um jargão técnico restrito ao universo web, javascript, webToolKit e browsers.
E no que se refere no dia-a-dia de programação, isto é, quando colocamos a mão na massa mesmo (hands-on) ao implementarem as features de regressão para navegadores antigos, eles estão implementando um shim para o navegador. Após serem liberadas, entregues, pelo senso comum, deixam de ser shim e passam a compor uma lista de Polyfill do referido navegador.
Por qualquer motivo do universo (maldito motivo) temos que implementar o nosso sistema para navegadores antigos, então, devemos assegurar que as features estejam coesas com a lista de Polyfill liberada.
Em algum momento nós nos preocupamos com o degenerado conceito: Cross-browser, mas para não perder o foco da pergunta sugiro assistir: youtube porque tem relação e pode contribuir de forma positiva no entendimento do Polyfill.
Para concluir, podemos definir da seguinte forma:
Um shim que imita uma API futura fornecendo funcionalidade de retorno para navegadores mais antigos. [Paul Irish]
Nota: Remy Sharp, 2010, Referência indicada por @Bacco.
Referência:
[Paul Irish]. Disponível em site pessoal. Acesso: 4 Abr, 2017.
[youtube]. Disponível em youtube - A guerra dos navegadores [Dublado]. Acesso: 4 Abr, 2017.
[Remy Sharp, 2010]. Disponível em remy sharp's blog. Acesso: 4 Abr, 2017.