После использования prefetch_related по-прежнему сталкивается с n + 1

Поскольку вы уже предварительно выбираете ProductImage объекты, вы можете использовать предварительно выбранные объекты: {% with product.image.all|first as image %}{{ image.image_thumbnail_index.url }}(% endwith %}. (При вызове first() делает дополнительный запрос, используя LIMIT 1 в конце.)